细胞信号转导
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第十九章细胞信号转导第十九章细胞信号转导一、内容提要细胞信号转导是指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程,主要由信号分子的识别与接受,信号在细胞内的放大与传递,以及特定生物学效应的产生三个过程组成。
信号分子是指由特定的信号源(细胞)产生的,可以通过扩散或体液转运等方式进行传递,作用于靶细胞并产生特异应答的一类化学物质,包括激素、神经递质、细胞因子、生长因子及无机物等几大类。
由信号细胞释放的信号分子,需经扩散或转运,才能够到达靶细胞产生作用。
根据传递距离的远近,可将信号分子的传递分为内分泌、旁分泌和自分泌信号传递三种方式。
受体是指存在于靶细胞膜上或细胞内的一类特殊蛋白质分子,它们能够识别与结合化学信号分子,并触发靶细胞产生特异的生物学效应。
按照受体存在的亚细胞部位的不同,可将其分为细胞膜受体和细胞内受体二大类,前者又分为跨膜离子通道受体、G蛋白偶联受体和单跨膜受体。
受体的作用特点包括高度的亲和力、高度的特异性、可逆性、可饱和性及特定的作用模式等。
由细胞内若干信号转导分子所构成的级联反应系统就被称为细胞信号转导途径,目前已经鉴定的细胞信号转导途径达10多条。
大多数的激素、神经递质、生长因子和细胞因子通过膜受体介导的信号转导途径传递信号,这些信号转导途径的共同特征都是通过一系列的级联反应,以激活特定的蛋白激酶并对其底物蛋白或酶进行共价修饰,从而产生特定的生物学效应。
在这些信号转导途径中,以环核苷酸(cAMP和cGMP)作为第二信使的信号转导途径是目前较为清楚的信号转导途径。
除此之外,以脂类衍生物,如IP3、DAG、PI-3,4-P2、PI-3,4,5-P3等作为第二信使的信号转导途径,以及以钙离子作为第二信使的Ca2+信号转导途径也越来越受到重视。
而胰岛素、生长因子及细胞因子则主要通过酪氨酸蛋白激酶(TPK)信号转导途径传递信号。
亲脂性的激素主要通过胞内受体介导的信号转导途径传递信号,这一途径通过活化受体调控特异基因的转录表达来产生特定的生物学效应。
细胞信号转导综述09级临床2班隋德岭0941105217一、细胞信号转导的概念细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激,经细胞内信号转导系统转换,从而影响细胞生物学功能的过程。
水溶性信息分子及前列腺素类(脂溶性)必须首先与胞膜受体结合,启动细胞内信号转导的级联反应,将细胞外的信号跨膜转导至胞内;脂溶性信息分子可进入胞内,与胞浆或核内受体结合,通过改变靶基因的转录活性,诱发细胞特定的应答反应。
传导通路示意图二、信号转导受体[1](一)膜受体1.环状受体(离子通道型受体)多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。
受体与信号分子结合后变构,导致通道开放或关闭。
引起迅速短暂的效应。
2.蛇型受体7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种,都是单条多肽链糖蛋白,如G蛋白偶联型受体[2] [3]。
G蛋白示意图3.单跨膜α-螺旋受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。
(1)酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。
与相应配体结合后,受体二聚化或多聚化,表现酪氨酸蛋白激酶活性,催化受体自身和底物Tyr磷酸化,有催化型受体之称。
(2)非酪氨酸蛋白激酶型受体,如生长激素受体、干扰素受体等,。
当受体与配体结合后,可偶联并激活下游不同的非受体型TPK,传递调节信号。
(二)胞内受体位于胞液或胞核,结合信号分子后,受体表现为反式作用因子,可结合DNA顺式作用元件,活化基因转录及表达。
包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。
胞内受体都是单链蛋白,有4个结构区:①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区(三)受体与配体作用的特点是:①高度亲和力,②高度特异性,③可饱和性1.受体:位于细胞膜上或细胞内,能特异性识别生物活性分子并与之结合,进而引起生物学效应的特殊蛋白质,膜受体多为镶嵌糖蛋白:胞内受体全部为DNA 结合蛋白。
受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。
2.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP 结合的外周蛋白,由α、β、γ三个亚基组成。
生物学中的细胞信号转导在生物学中,细胞信号转导指的是生物体对外界刺激的应答过程。
它是细胞内外信息交流的方式之一,是调节细胞功能协调性的重要机制之一。
细胞信号转导涉及到多种细胞因子、受体、激酶、蛋白质等分子的参与,这些分子通过不同的途径相互作用,最终导致细胞内的生理响应发生改变。
细胞信号转导在生命起源、正常生长发育、免疫应答、代谢调节、疾病治疗等方面都有着重要的作用。
一、细胞信号转导的基本原理细胞信号转导的关键是信号转导通路。
通路的起点是外界刺激分子与受体结合,触发内部信号转导步骤,最终导致下游分子的生理响应。
信号转导的传导方式主要有两种:离子通道介导的直接转导和酶媒介的间接转导。
对于一些水溶性分子,它们可以直接结合受体,形成复合物后通过跨膜通道进入细胞内部,影响细胞内环境。
对于另一些大分子如蛋白质,它们需要通过受体介导的酶结合,启动下游级联反应。
这种级联反应是一种信号放大的机制,一个刺激分子可以激活多个受体,每个受体又能活化很多的下游因子,最终传导效应有可能达到几百倍甚至几千倍。
二、信号通路的分类细胞信号转导通路按照信号的类型、具体传导路线,以及参与分子的类别等多种角度进行分类。
目前最常用的分类方法是按照信号的传导路线:内质网应激、细胞器受损、氧化应激等压力信号通路;Wnt、Notch、TGF-β、Hedgehog等发育调节传导通路;PKC、Ca2+、cAMP等第二信使传导的途径;JNK、NF-κB、MAPK等一系列蛋白质酶级联反应的经典信号传导通路以及几种新型信号通路如PI3K/Akt、APC/β-catenin和Jak/Stat等。
三、信号通路中的基本元素不同的信号通路有不同的特点,但一般都包括信号分子、受体、酶活化、级联反应、二级信使的产生、细胞核入口等基本元素。
信号分子作为通路的起点,是通过途径发挥作用的重要分子。
信号分子可以是内部因子,也可以是外部刺激物,这些刺激物可以分为化学物质、光线、温度以及机械刺激等多种形式。