2018年21细胞信息传递1-PPT文档.ppt
信息物质 受体 信息的转导途径 信息转导途径的交互联系 信息转导与疾病,细胞间信息物质细胞内信息分子,膜受体介导 胞内受体介导,细胞信息传递包括两方面内容：,细胞外信息如何传入细胞内并 引起细胞反应 不同亚群细胞之间的协调配合,细胞信息转导方式, 通过相邻细胞的直接接触, 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能,信息物质经扩散或血循环到达靶细胞,与靶细胞的受体特异性结合,受体对信号进行转换并启动靶细胞内信使系统,靶细胞产生生物学效应,细胞信息转导的过程,特定的细胞释放信息物质,第一节 信息物质 Signal Molecules,细胞间信息物质 细胞内信息分子,神经递质 内分泌激素 局部化学介质气体信号,无机离子 脂类衍生物 糖类衍生物 核苷酸 信号蛋白分子,信息物质（signal molecules）： 调节细胞生命活动的化学物质 细胞间信息物质(extracellular signal molecules)： 由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质，又称为第一信使(first messenger) 细胞内信息物质(intracellular signal molecules) ： 在细胞内传递细胞调控信号的化学物质，由第一信号物质经转导刺激在细胞内产生，包括第二信使及第三信使,神经递质 内分泌激素 局部化学介质 气体信号 其他,一、细胞间信息物质,蛋白质及肽类 氨基酸及其衍生物 类固醇激素 脂酸衍生物 气体,化学本质,作用方式,（一）神经递质 又称突触分泌信号(synaptic signal)，在神经系统细胞间传递信息，由神经元突触前膜释放，作用时间较短。 （二）内分泌激素 又称内分泌信号(endocrine signal)，由特殊分化的内分泌细胞释放，通过血液循环到达靶细胞，大多数对靶细胞的作用时间较长。,（三）局部化学介质 又称旁分泌信号(paracrine signal)，不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞，作用时间一般较短。 （四）气体信号 如NO ，由NO合酶（NOS）通过氧化L-精氨酸的胍基而产生。在心血管系统中的可能作用机制是提高GC的活性，从而使细胞内cGMP含量升高。在免疫系统中，经激活的巨噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中三羧酸循环、电子传递和细胞DNA合成等途径，发挥杀伤靶细胞的效应。另外血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO 具有与NO相似的功能。,其他 自分泌信号（autocrine signal）:对同种细胞或分泌细胞本身起调节作用。 有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息,无机离子：如Ca2+ 脂类衍生物：如DAG，花生四烯酸及其代谢产物， Cer（神经酰胺） 糖类衍生物：如IP3 核苷酸：如cAMP，cGMP 信号蛋白分子：如Ras和底物酶,二、细胞内信息分子,化学本质,第二信使(secondary messenger) Ca2+、 DAG、 IP3、 Cer、cAMP、cGMP、花生四烯酸及其代谢产物等这类在细胞内传递信息的小分子化合物 第三信使(third messenger) 负责细胞核内外信息传递的物质，又称为DNA结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录。,作用方式：酶促级联反应 生物学效应： 改变酶活性 开启或关闭细胞膜离子通道 开启或关闭细胞核内基因转录 灭活：酶促降解、代谢转化或细胞摄取,二、细胞内信息分子,细胞间信息物质影响细胞功能的途径,第二节 受 体 (Receptor),受体的概念 受体的分类、一般结构及功能 （一）膜受体 （二）胞内受体 受体作用的特点 受体活性的调节,受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合，然后将识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。 能与受体特异性结合的生物活性分子称为配体（ligand）,什么是受体？,膜受体(membrane receptor) 1. 环状受体：即配体依赖性离子通道 2. G蛋白偶联受体：又称七个跨膜螺旋受体 3. 单个跨膜螺旋受体 4. 具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的受体,一、受体的分类、一般结构及功能,1. 环状受体 受神经递质等信息物质调节。当神经递质与他们结合后，可使细胞膜上的离子通道打开或关闭，从而改变膜的通透性。,2. G 蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCRs),GPCR的结构特点,受体的N端可有不同的糖基化 胞内的第二和第三个环能与G-蛋白相偶联 受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基，对维持受体的结构起到关键作用,GPCR的结构特点,C-末端的高度保守的Cys残基在肾上腺素能受体、肾上腺素能受体和视紫质受体中可被棕榈酰化，使受体的胞内部分锚定于质膜 受体的C-末端和胞内第三环含有多个Thr和Ser残基可被磷酸化，与抑制蛋白-视紫红质抑制蛋白（arrestin）结合 ，使受体不能再活化G蛋白而失活,G蛋白(guanylate binding protein),是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由、 三个亚基组成。G蛋白通过、 亚基的异戊二烯化的基团或a亚基的豆蔻酰化的基团锚定于细胞膜。 有两种构象：非活化型；活化型,两种G蛋白的活性型和非活性型的互变,（1）种类 酪氨酸蛋白激酶受体型：催化型受体 非酪氨酸蛋白激酶受体型 转化生长因子b受体 （2）结构特点：化学本质为糖蛋白 细胞外区：配体结合部位 跨膜区：一个螺旋 细胞内区,3. 单个跨膜螺旋受体,酪氨酸蛋白激酶受体型和非酪氨酸蛋白激酶 受体型的下游常含有,SH2结构域 能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合 SH3结构域 能与富含脯氨酸的肽段结合 PH结构域(pleckstrin homology domain) 识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，并能与G蛋白的复合物结合 ,还能与带电的磷脂结合,酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）,当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型受体(catalytic receptor)大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白激酶(tyrosine protein kinase, TPK)被激活，既可使对方的某些酪氨酸残基磷酸化导致受体自身磷酸化，又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化。 酪氨酸蛋白激酶功能区（又称SH1, Scr homology 1 domain，与Src的酪氨酸蛋白激酶区同源）位于受体的C末端，包括ATP结合与底物结合两个功能区。,含TPK结构域的受体 EGF:表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子 PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子,转化生长因子b （transformation growth factor b，TGFb）受体,分成两个亚家族 I型受体（transformation growth factor b receptor-I，TbR-I） II型受体（transformation growth factor b receptor-II，TbR-II） 具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域， TbR-II能进行自身磷酸化和磷酸化紧接TbR-I激酶结构域N端的GS结构域中的丝氨酸、苏氨酸残基，而使TbR-I活化,TGF的型和型受体,分为膜受体和可溶性受体 （1）膜受体 配体：包括鸟苷蛋白和心钠素 （arrionatriuretic peptide，ANP） 结构：由同源的三聚体或四聚体组成，每一个 亚基包括N末端的胞外受体结构域、跨膜 区、膜内的蛋白激酶样结构域和C末端的 鸟苷酸环化酶（Guanylate cyclase，GC） 催化结构域,4. 具有鸟苷酸环化酶活性的受体,（2）可溶性受体 配体：NO和CO 结构：由a、b两个亚基组成的杂二聚体， 每个亚基一个GC催化结构域和 血红素结合结构域,胞外,胞内,膜受体,可溶性受体,PKH GC,GC,具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构 PKH：激酶样结构域；GC：鸟苷酸环化酶结构域,胞内受体（intracellular receptor） 位于胞浆和细胞核内，多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA顺式作用元件结合，调节基因转录。 能与此型受体结合的信息物质有类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等。,二、受体的分类、一般结构及功能,(1) 高度可变区：具转录激活作用 (2) DNA结合区：顺DNA螺旋旋转并与之结合 (3) 铰链区：引导受体向核内移动 (4) 激素结合区：与配体和热休克蛋白结合;具有核定位 信号；使受体二聚化；激活转录,高度可变区,DNA结合区,激素结合区,NH2,COOH,铰链区,高度专一性 高度亲和力 可饱和性 可逆性 特定的作用模式,二、受体作用的特点,三、受体活性的调节,磷酸化与脱磷酸化作用 膜磷脂代谢的影响 酶促水解作用 G蛋白的调节作用,影响受体数目和(或)受体对配体的亲和力,
