生化课件第十九章 细胞信号转导的分子机制
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生化课件19细胞信号转导
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
目录
受体型PTK-Ras-MAPK途径 P395
组成：催化型受体，Grb2（衔接蛋白）, SOS, Ras蛋白（低 分子量G蛋白）, Raf蛋白，MAPK系统
衔接蛋白：Grb2 (growth factor receptor bound protein 2）
SH3
SH2
SH3
SH2 域 (src homology 2 domain)
细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，该区域能识别 磷酸化的酪氨酸残基并与之结合
目录
SOS (son of sevenless)
富含脯氨酸，可与SH3结合，促使Ras的GDP换成GTP
Ras蛋白：低分子量G蛋白，类似于G蛋白的G 亚基
Raf蛋白：具有丝／苏氨酸蛋白激酶活性 MAPK系统
包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK） ，是一组酶兼底物的蛋白分子。
位于N端，具有转录激活功能 含有锌指结构，结合DNA
位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化， 激活转录
受体二聚化发生的部位
⑵ 相关配体 类固醇激素、甲状腺素和维A酸等
⑶ 功能 多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA（丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶）
ATP
ADP
Thr Ser
-OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
目录
PKA的作用
⑴ 对代谢的调节作用
目录
受体型PTK-Ras-MAPK途径 P395
组成：催化型受体，Grb2（衔接蛋白）, SOS, Ras蛋白（低 分子量G蛋白）, Raf蛋白，MAPK系统
衔接蛋白：Grb2 (growth factor receptor bound protein 2）
SH3
SH2
SH3
SH2 域 (src homology 2 domain)
细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，该区域能识别 磷酸化的酪氨酸残基并与之结合
目录
SOS (son of sevenless)
富含脯氨酸，可与SH3结合，促使Ras的GDP换成GTP
Ras蛋白：低分子量G蛋白，类似于G蛋白的G 亚基
Raf蛋白：具有丝／苏氨酸蛋白激酶活性 MAPK系统
包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK激酶（MAPKKK） ，是一组酶兼底物的蛋白分子。
位于N端，具有转录激活功能 含有锌指结构，结合DNA
位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化， 激活转录
受体二聚化发生的部位
⑵ 相关配体 类固醇激素、甲状腺素和维A酸等
⑶ 功能 多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作
《细胞信号转导》课件
1
激活物
激活物是引发细胞信号传递的触发因素。
2
受体
受体是细胞上识别和结合信号的蛋白质。
3
信使分子
信使分子是传递信号的分子信使，如细胞内嵌合蛋白和化学物质。
细胞信号传递的途径
细胞信号传递可以通过不同的途径实现，例如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体和泛素样修饰途径。
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是一类可以与G 蛋白相互作用并激活细胞信号 传递的受体。
基因调控
通过激活或抑制特定基因的转录来调节
蛋白激酶级联反应
2
细胞的功能和行为。
一系列蛋白激酶的级联反应，参与细胞
内复杂的信号转导网络。
3
细胞增殖、分化、凋亡
细胞信号转导可以调控细胞的增殖、分 化和凋亡等生物学过程。
细胞信号传递的调控
细胞信号传递可以通过酶促修饰、反式调控和基因转录控制等方式进行调控。
基本过程
细胞信号转导包括信号传递、信号放大、信号 整合和信号传导。
细胞信号转导的类型
细胞信号转导可以分为内源性信号和外源性信号两种类型。
1 内源性信号
来自细胞内部的信号，如细胞自身合成的分 子信号。
2 外源性信号
来自细胞外部的信号，如激素、生长因子和 神经递质等。
细胞信号传递的参与者
细胞信号传递涉及多个参与者，包括激活物、受体和信使分子。
《细胞信号转导》PPT课 件
# 细胞信号转导
细胞信号转导是细胞内外相互作用的关键过程，它们通过一系列复杂的分子 信号传递调控细胞的功能和行为。
什么是细胞信号转导
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调节其生理反应和行为的过程。
定义
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调 节其生理反应和行为的过程。
细胞信号转导的分子机制ppt课件
FB, FN, VN vWF,
(CD41/CD61) TSP
VNR (CD51/CD61)
VN, FB vWF, TSP
Platelet
.
33
A.整合素的活化
生长因子、细胞因子等胞外信号启动的细胞 信号转导通路，能激活细胞内酪氨酸蛋白激酶， 使整合素胞内区的酪氨酸残基磷酸化，促进其与 细胞内骨架蛋白的连接，导致整合素的聚集，从 而提高整合素与配体结合的亲和力，增强其粘附 力，该过程被称之为整合素的活化。
•
细胞粘附分子是一大类膜蛋白，介导细胞之间以及
细胞与细胞外基质以及某些血浆蛋白间的识别与结合，
并在细胞的增殖、分化、移行；细胞的信号转导；免疫
调节；炎症反应；血栓形成；损伤修复；病毒和原虫感
染；肿瘤转移等生理和病理生理过程中发挥重要作用 。
.
6
.
7
粘附分子的结构、分类
• 绝大多数粘附分子是存在于膜上的整合糖蛋白，由较长 的细胞外区、跨膜区和较短的细胞内区组成。
transient
N-cadherin
19
based
.
20
.
21
22
Motility
.
Wnt Frz II
APC
Dsh
Axin
Gsk3b
P
E-Cadherin b-catenin
a-catenin
Ca 2+
P
p120
actin filaments
Tcf/Lef
.
Extracellular Space
Name
Ligands
Distribution
LFA-1
αLβ2
(CD11a/CD18)
细胞信号转导—细胞信号转导途径(生物化学课件)
胞内受体介导的信号转导途径
生物化学 B i o c h e m i s t r y
胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素容易通过细 胞膜与细胞内的受体结合。 第一
激素-受体复合物进入核内， 识别结合DNA序列，诱导 第三 靶基因转录，产生相应蛋 白，进而引发特定的生物 学效应。
配体信号分子进入靶细胞后，
二
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
① 对物质代谢的调节
PKA的作用
通过对代谢途径中各种关键酶的磷酸化修饰， 使酶的活性增高或降低，从而调节物质代谢的速 度和方向及能量的生成。
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
②对离子通透性的调节 PKA可催化Ca2+通道蛋 白的磷酸化修饰，从而 增加其对Ca2+的通透性。
此类信号转导途径主要与细胞生长、增殖及分化信号的传递有关， 主要包括丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途径、Jak-STAT途径等。
与胞内受体结合后形成激素
第二
-受体复合物，其结构发生
改变，且容易通过核B i o c h e m i s t r y
（一） cAMP- 蛋白激酶A途径 （二） cGMP- 蛋白激酶G途径 （三） DAG/IP3途径 （四） Ca2+ - 钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 （五） 酪氨酸蛋白激酶途径
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
1、 cAMP-蛋白激酶A途径
信号分子通常与G蛋白偶联型受体相结合而激活此途径。
级联反应为：
信号分子
膜受体
G蛋白
AC
cAMP
PKA
效应蛋白
生理效应
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
2、AC与cAMP 的生成
ATP
AC
生物化学 B i o c h e m i s t r y
胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素容易通过细 胞膜与细胞内的受体结合。 第一
激素-受体复合物进入核内， 识别结合DNA序列，诱导 第三 靶基因转录，产生相应蛋 白，进而引发特定的生物 学效应。
配体信号分子进入靶细胞后，
二
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
① 对物质代谢的调节
PKA的作用
通过对代谢途径中各种关键酶的磷酸化修饰， 使酶的活性增高或降低，从而调节物质代谢的速 度和方向及能量的生成。
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
②对离子通透性的调节 PKA可催化Ca2+通道蛋 白的磷酸化修饰，从而 增加其对Ca2+的通透性。
此类信号转导途径主要与细胞生长、增殖及分化信号的传递有关， 主要包括丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）途径、Jak-STAT途径等。
与胞内受体结合后形成激素
第二
-受体复合物，其结构发生
改变，且容易通过核B i o c h e m i s t r y
（一） cAMP- 蛋白激酶A途径 （二） cGMP- 蛋白激酶G途径 （三） DAG/IP3途径 （四） Ca2+ - 钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 （五） 酪氨酸蛋白激酶途径
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
1、 cAMP-蛋白激酶A途径
信号分子通常与G蛋白偶联型受体相结合而激活此途径。
级联反应为：
信号分子
膜受体
G蛋白
AC
cAMP
PKA
效应蛋白
生理效应
（一）cAMP-蛋白激酶Ａ途径
2、AC与cAMP 的生成
ATP
AC
第十九章-细胞信号转导
—— 多种蛋白分子含同一相互作用结构域，但分 子结构不同，结合信号分子的选择性不同。细胞100多 种信号酶、蛋白含PH结构域。
—— 连接物蛋白（adaptor protein） 含有2个或数个蛋白质相互作用结构域，无其他功能结 构，连接上下游不同信号转导分子，传递信号。
连接物蛋白Grb2和Nck都含有几个SH2、SH3结构域。
已发现近千种蛋白激酶和磷酸酶。
1．蛋白激酶（protein kinase）
*催化靶蛋白丝/苏氨酸或酪氨酸残基磷酸化 ，如增 加或抑制靶蛋白、酶的活性，进而开启信号途径。
—— 主要有蛋白丝/苏氨酸激酶（Ser/Thr- protein kinase, S/T-PK ），
第二信使激活的PKA、PKC、PKG，和丝裂原活 化蛋白激酶 （mitogen activated protein kinase, MAPK） 等。
内分泌 旁分泌 自分泌 细胞-细胞间作用
第二节 细胞内信号转导分子和转导系统
一、 第二信使（secondary messenger）
应答肽类激素刺激，细胞产生，传递信号的小分子。
作用的特点：
* 应答信号刺激主要表现浓度的改变。 * 在细胞内扩散，改变分布状态，诱导靶分子变构
效应，改变其酶或离子通道活性； * 作用后迅速水解终止信号。
主要参与细胞应答辐射、渗压、温度变化的应激反 应。
——TAK1- MKK3/6- P38MAPK 途径， 主要涉及炎性细胞因子、凋亡相关受体等信号转导。
MAPK再磷酸化下游激酶（如RSK、MNK、 MSK），多级激酶级联，逐级传递信号。
（三）蛋白质相互作用结构域(protein interaction domain)，
—— SH3结构域：50～100残基，识别富含脯氨酸 特异模体。
—— 连接物蛋白（adaptor protein） 含有2个或数个蛋白质相互作用结构域，无其他功能结 构，连接上下游不同信号转导分子，传递信号。
连接物蛋白Grb2和Nck都含有几个SH2、SH3结构域。
已发现近千种蛋白激酶和磷酸酶。
1．蛋白激酶（protein kinase）
*催化靶蛋白丝/苏氨酸或酪氨酸残基磷酸化 ，如增 加或抑制靶蛋白、酶的活性，进而开启信号途径。
—— 主要有蛋白丝/苏氨酸激酶（Ser/Thr- protein kinase, S/T-PK ），
第二信使激活的PKA、PKC、PKG，和丝裂原活 化蛋白激酶 （mitogen activated protein kinase, MAPK） 等。
内分泌 旁分泌 自分泌 细胞-细胞间作用
第二节 细胞内信号转导分子和转导系统
一、 第二信使（secondary messenger）
应答肽类激素刺激，细胞产生，传递信号的小分子。
作用的特点：
* 应答信号刺激主要表现浓度的改变。 * 在细胞内扩散，改变分布状态，诱导靶分子变构
效应，改变其酶或离子通道活性； * 作用后迅速水解终止信号。
主要参与细胞应答辐射、渗压、温度变化的应激反 应。
——TAK1- MKK3/6- P38MAPK 途径， 主要涉及炎性细胞因子、凋亡相关受体等信号转导。
MAPK再磷酸化下游激酶（如RSK、MNK、 MSK），多级激酶级联，逐级传递信号。
（三）蛋白质相互作用结构域(protein interaction domain)，
—— SH3结构域：50～100残基，识别富含脯氨酸 特异模体。
细胞信号转导的分子机制课件
细胞信号转导的分子机制
17
一、第二信使结合并激活下游信号 转导分子
环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、 甘油二酯（DAG）、三磷酸肌醇（IP3）、磷脂酰 肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3）、Ca2+等可以作为外源 信息在细胞内的信号转导分子，称为细胞内小分子 信使，或称为第二信使（second messenger）。
• 依据作用特点，信号转导分子主要有三大类：小 分子第二信使、酶、调节蛋白。
• 信号转导分子依次相互作用，从而形成上游分子 和下游分子的关系。
细胞信号转导的分子机制
16
• 受体及信号转导分子传递信号的基本方式包括 ：
①改变下游信号转导分子的构象 ②改变下游信号转导分子的细胞内定位 ③信号转导分子复合物的形成或解聚 ④改变小分子信使的细胞内浓度或分布
目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有cAMP和cGMP两种。
细胞信号转导的分子机制
20
1. cAMP和cGMP的上游信号转
导分子是相应的核苷酸环化 酶
（adenylate cyclase，AC）（guanylate cyclase，GC）
细胞信号转导的分子机制
21
3．环核苷酸在细胞内调节 蛋白激酶活性
细胞信号转导的分子机制
2
n 细胞信号转导的基本路线 细胞外信号
受体
细胞内各种分子数量、分布 或活性变化
改变细胞内的某些代谢过程，或
改变生长速度，或改变细胞迁移
或进入细细胞信胞号转凋导的亡分子机等制 生物学行为
3
一、细胞外化学信号有可溶型和 膜结合型两种形式
• 多细胞生物中，细胞可通过分泌化学物质而发出信 号，这些分子作用于靶细胞表面或细胞内的受体， 调节靶细胞的功能，从而实现细胞之间的信息交流。
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
19细胞信号转导的分子机制3节课件
目录
Receptor tyrosine kinases
目录
Receptor tyrosine kinases
目录
SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：约100个氨基 酸组成，介导信号分子与含磷酸酪氨酸的蛋白分子结合。
SH3结构域（Src Homology 3 结构域）：约50~100个 氨基酸组成，介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子结合。
目录
JNK/SAPK途径参与应激(反应) JNK/SAPK的级联激活过程：
MEKK（MAPKKK） JNKK（MAPKK） JNK/SAPK（MAPK）
目录
P38-MAPK亚家族介导炎症、凋亡等应激（反应） P38-MAPK的级联激活过程：
凋亡信号调节激酶 （apoptosis signal regulating kinase 1，ASK1）
• 增强其活性的因子：如鸟嘌呤核苷酸交换因子
（guanine nucleotide exchange factor，GEF）和鸟 苷酸释放蛋白（guanine nucleotide release protein， GNRP）；
• 降低其活性的因子：如鸟嘌呤核苷酸解离抑制
因子（guanine nucleotide dissociation inhibitor， GDI）和GTP酶活化蛋白（GAP）等。
JAK家族 核内PTK
JAK1、 JAK2、 JAK3等
Abl、Wee
与一些白细胞介 素受体结合存在 于质膜内侧
细胞核
介导白细胞介素受体活化信号 参与转录过程和细胞周期的调节
目录
三、信号转导蛋白可通过蛋白质相 互作用传递信号
信号转导通路中有许多信号转导分子是没有酶活 性的蛋白质，它们通过分子间的相互作用被激活、 或激活下游分子。
Receptor tyrosine kinases
目录
Receptor tyrosine kinases
目录
SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：约100个氨基 酸组成，介导信号分子与含磷酸酪氨酸的蛋白分子结合。
SH3结构域（Src Homology 3 结构域）：约50~100个 氨基酸组成，介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子结合。
目录
JNK/SAPK途径参与应激(反应) JNK/SAPK的级联激活过程：
MEKK（MAPKKK） JNKK（MAPKK） JNK/SAPK（MAPK）
目录
P38-MAPK亚家族介导炎症、凋亡等应激（反应） P38-MAPK的级联激活过程：
凋亡信号调节激酶 （apoptosis signal regulating kinase 1，ASK1）
• 增强其活性的因子：如鸟嘌呤核苷酸交换因子
（guanine nucleotide exchange factor，GEF）和鸟 苷酸释放蛋白（guanine nucleotide release protein， GNRP）；
• 降低其活性的因子：如鸟嘌呤核苷酸解离抑制
因子（guanine nucleotide dissociation inhibitor， GDI）和GTP酶活化蛋白（GAP）等。
JAK家族 核内PTK
JAK1、 JAK2、 JAK3等
Abl、Wee
与一些白细胞介 素受体结合存在 于质膜内侧
细胞核
介导白细胞介素受体活化信号 参与转录过程和细胞周期的调节
目录
三、信号转导蛋白可通过蛋白质相 互作用传递信号
信号转导通路中有许多信号转导分子是没有酶活 性的蛋白质，它们通过分子间的相互作用被激活、 或激活下游分子。
细胞信号转导
（二）上游分子变构激活下游分子而发挥作用
1. 配体结合并激活受体---脂溶性激素与受体结 合，DNA结合部位暴露
2.酶分子共价修饰变构激活下游分子---丝氨酸、 苏氨酸磷酸化，构象改变，信号转导；
3. 上游小分子激活下游分子---cAMP-P4.K上A 游蛋白质分子激活下游蛋白质分子—上游 分子激活后形成或暴露相互作用部分，或共价 修饰后产生特定结合位点
磷酸基团的受体
丝氨酸/苏氨酸羟基 酪氨酸的酚羟基 咪唑环，胍基，ε-氨基 巯基 酰基
❖ 蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine kinase，PTK） 催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化。
• 受体型PTK：胞内部分含有PTK的催化结构域； •非受体型PTK ：主要作用是作为受体和效应分
酶联受体
G蛋白偶联受体
❖ 受体与信号分子结合的特性：
➢高度专一性 ➢高度亲和力 ➢可饱和性 ➢可逆性
膜受体 激素
膜受体
第二信使
E 化学修饰调节
胞内受体 HRE
胞内受 体激素
细胞膜
整理课件
细胞核
酶含量 调节
(三)细胞内信号转导相关分子
细胞外信号经过受体转换进入细胞内，通过 细胞内一些蛋白质和小分子活性物质进行传递， 这些能够传递信号的分子称为信号转导分子 （signal transducer）
❖ 鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein）简称G蛋白，亦 称GTP结合蛋白，是一类信号转导分子，在各种 细胞信号转导途径中转导信号给不同的效应蛋白。
❖ G蛋白结合GTP时为活化形式，作用于下游分子 使相应信号途径开放；当结合的GTP水解为GDP 时则回到非活化状态，使信号途径关闭。
细胞信号转导PPT演示课件
Department of Biochemistry & Molecular Biology
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
生物化学课件19第十九章 细胞信号转导
细胞信号转导
细胞信号转导是生物体内一系列的化学反应和信息传递过程，影响细胞的活 动和功能。探索细胞信号转导的奥秘，为科学研究和医学治疗开辟新的可能。
细胞信号转导概述
定义
细胞信号转导是细胞内外信息的转导、传递和转化过程。
种类和特点
细胞信号转导可以通过多种方式进行，如激素、神经递质或细胞间相互作用。
重要性
效应蛋白接收信号并在细胞内 发挥特定的功能。
细胞信号转导的调节机制
1
调节机制的种类和作用
细胞信号转导的调节机制包括阳性和阴
调节机制的具体例子
2
性调节，用于平衡和控制细胞信号的强 度和持续时间。
具体调节机制包括磷酸化、去磷酸化、
蛋白质降解以及转录调节等。
细胞信号转导的应用
在疾病治疗方面的应用
深入研究细胞信号转导可以帮助我们理解疾病发生 的机制，并为疾病治疗提供新的靶点。
细胞信号转导在细胞生存、分化、增殖和适应环境等方面起着至关重要的作用。
细胞信号转导的分子机制
第一类信号转导分子： 第二类信号转导分子： 第三类信号转导分子：
受体蛋白
信号转导途径
效应蛋白
受体蛋白位于细胞膜上，可以 感受并与外界信号结合。
信号转导途径是外界信号通过 一系列蛋白质相互作用传递到 细胞内部的途径。
在生物科技方面的应用
利用细胞信号转导的原理，我们可以开发新型药物、 制备生物工程产品和改造生物反应器等。
总结
1 细胞信号转导的重要性和应用前景
细胞信号转导是生命的基础，对于理解细胞功能和疾病治疗具有重要意义。
2 发展方ห้องสมุดไป่ตู้和未来发展趋势
随着技术的不断进步，我们可以预见细胞信号转导研究将继续深入，并带来更多创新和 突破。
细胞信号转导是生物体内一系列的化学反应和信息传递过程，影响细胞的活 动和功能。探索细胞信号转导的奥秘，为科学研究和医学治疗开辟新的可能。
细胞信号转导概述
定义
细胞信号转导是细胞内外信息的转导、传递和转化过程。
种类和特点
细胞信号转导可以通过多种方式进行，如激素、神经递质或细胞间相互作用。
重要性
效应蛋白接收信号并在细胞内 发挥特定的功能。
细胞信号转导的调节机制
1
调节机制的种类和作用
细胞信号转导的调节机制包括阳性和阴
调节机制的具体例子
2
性调节，用于平衡和控制细胞信号的强 度和持续时间。
具体调节机制包括磷酸化、去磷酸化、
蛋白质降解以及转录调节等。
细胞信号转导的应用
在疾病治疗方面的应用
深入研究细胞信号转导可以帮助我们理解疾病发生 的机制，并为疾病治疗提供新的靶点。
细胞信号转导在细胞生存、分化、增殖和适应环境等方面起着至关重要的作用。
细胞信号转导的分子机制
第一类信号转导分子： 第二类信号转导分子： 第三类信号转导分子：
受体蛋白
信号转导途径
效应蛋白
受体蛋白位于细胞膜上，可以 感受并与外界信号结合。
信号转导途径是外界信号通过 一系列蛋白质相互作用传递到 细胞内部的途径。
在生物科技方面的应用
利用细胞信号转导的原理，我们可以开发新型药物、 制备生物工程产品和改造生物反应器等。
总结
1 细胞信号转导的重要性和应用前景
细胞信号转导是生命的基础，对于理解细胞功能和疾病治疗具有重要意义。
2 发展方ห้องสมุดไป่ตู้和未来发展趋势
随着技术的不断进步，我们可以预见细胞信号转导研究将继续深入，并带来更多创新和 突破。
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factor receptor, EGFR）是一个典型的
受体型PTK。
Ras→MAPK途径是EGFR的主要信号通
路之一。
MAPK系统 (mitogen-activated protein kinase) 包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK
激酶（MAPKKK; Raf），是一组酶兼底物的蛋白分子。
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA的作用
ATP
ADP
Thr Ser -OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
调节细胞的物质代谢和基因表达.
目录
目录
2. cGMP的合成
鸟苷酸环化酶
2.1 cGMP激活PKG示意图
Protein Kinase G 蛋白激酶G (PKG)
配体 ：能与受体呈特异性结合的生 物活性分子。 细胞间化学信号是一类 最常见的配体。
目录
目录
二、细胞内信号转导分子
定义
细胞内化学信号(intracellular signal molecules)
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称
为细胞内信息物质。由第一信使刺激靶细胞内
产生的。 ※第二信使(secondary messenger)
目录
EGFR介导的信号转导过程
P396
MAPKKK MAPKK MAPK
目录
受体型TPK-Ras-MAPK途径
胰岛素、胰岛素样生长因子等
受体型TPK 受体型TPK中介蛋白（GRB2、SOS等）
Ras （p21蛋白或小G蛋白）
有丝分裂原激活蛋白系统
Raf (MAPKKK) MEK( MAPKK)
ERK (MAPK)
目录
化学性质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂酸衍生物（如前列腺素） * 气体（ NO、CO ）等
目录
P381
根据作用距离的远近，将细胞外化学信号分为三类：
1.内分泌信号，endocrine signal 2.旁分泌信号，paracrine signal 3.自分泌信号，autocrine signal 4.神经递质
在细胞内传递信息的小分子物质，如：cAMP、 cGMP、DAG、IP3、 Ca2+、 Cer、花生四烯酸及其 代谢产物等。
目录
1. cAMP 的合成与分解
NH2
OOO
N
N
HO P O P O P O CH2O N N OH OH OH
ATP
OH OH
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
N O C H 2O N
NH2 N
N
N O
HO P O CH2O N OH
AMP
OH OH
O P O OH
NH2
OH
N
cAMP
N
磷酸二酯酶
(phosphodiesterase, PDE)
目录
cAMP的作用机理
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK pathway
目录
血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
P393
细胞外信息物质
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G 蛋白
磷脂酶 C
PIP2
膜磷脂 DAG Ca2+
第二信使
DAG + IP3
Ca2+- CaM激酶
目录
PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导
例如 生长因子、 前列腺素等。
目录
自分泌信号(autocrine signal)
有些细胞间信息物质能对同种细胞或分 泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 (autocrine signal)
例如 生长因子 肿瘤的形成
目录
神经递质（突触分泌信号，synaptic signal） 特点 由神经元细胞分泌； 通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。
目录
3. DAG，IP3的合成 磷脂酶C （ PLC )
PLC
PIP2 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸
IP3 三磷酸肌醇
DAG 二脂酰甘油
目录
3.2 DAG，IP3的功能
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
P384
目录
PLC-IP3/DAG-PKC pathway
P393
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G 蛋白
蛋白激酶（C激酶）
外界环境变化时 单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息，从而调控机体活动。
目录
目录
目录
主要内容
信息物质 受体 信息的传递途径
一、细胞外化学信号
定义 细胞外化学信号(extracellular signal molecules) 是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动 的化学物质的统称，又称作第一信使。
干扰素、生长素、某些白介素等 非TPK型受体 JAKs
信号转导子和转录激动子（STAT） 调节靶基因转录
目录
P396
干扰素诱导JAK、STAT复合体
核内转移及调节基因转录机制
目目录录
信息分子 （配体）
胞间 胞内
内分泌信号 旁分泌信号 自分泌信号
第二信使 信号蛋白分子
膜受体 受体
离子通道受体 G蛋白偶联受体 酶蛋白偶联受体 受体型酪氨酸蛋白激酶
生物学效应
目录
胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
PDE
目录
AC-cAMP-PKБайду номын сангаас通路 信息传导过程可归纳为 P393
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G蛋白
蛋白激酶（A激酶）
AC
第二信使（cAMP）
胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素
目录
血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
目录
内分泌信号，endocrine signal
特点 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。
例如 胰岛素、 甲状腺素、 肾上腺素等
目录
旁分泌信号, paracrine signal
特点 由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近 的靶细胞； 一般作用时间较短。
结合酪氨酸蛋白激酶的受体
胞内受体 反式作用因子
目录
Key words G protein Secondary messenger
目录
1、G蛋白 2、细胞中的第二信使及其种类。 3、受体的概念及其分类。 4、以肾上腺素为例，扼要说明作用于膜受体激
素的信号转导过程。 （ AC-cAMP-PKA通路） 5、以类固醇激素为例，扼要说明作用于胞内激
素的信号转导过程。
目录
第五节 信息传递与疾病
Signal Transduction and Diseases
目录
* 家族性高胆固醇血症：LDL受体缺陷 * 非胰岛素依赖型糖尿病：
胰岛素受体减少或功能障碍 * 其他:
如霍乱和白日咳 的发病与G蛋白的异常有关
目录
霍乱毒素
ADP核糖基
转移到Gα亚基上，导致GTP酶的活性失丧， 因而不能分解结合的GTP。
例如 乙酰胆碱、 去甲肾上腺素等
目录
受体 Receptor P382
膜受体
胞内受体
Ligand 配体
目录
受体：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的成分，其
化学本质是蛋白质，个别是糖脂。
受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体； 二是转换配体信号，使之成为细胞 内分子可识别的信号，并传递至其他 分子引起细胞应答。
目录
Summary
Key words
目录
核受体结构及作用机制示意图
目录
2. 离子通道受体
主要受神经递质等信息物质调节
乙酰胆碱受体
目录
3. G 蛋白偶联受体 通过G蛋白和小分 子信使介导信号转 导
七个跨膜螺旋受体/ 蛇型受体(serpentine receptor)
受体结构的特点 * 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。
P392
目录
G 蛋白偶联受体的信息传递可归纳为
激素 受体
Ｇ蛋白
胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
酶
第二信使
蛋白激酶
血管紧张素II 受体通过 PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导 血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
酶或其他 功能蛋白
目录
小结
Secondary messenger cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、
受体型PTK。
Ras→MAPK途径是EGFR的主要信号通
路之一。
MAPK系统 (mitogen-activated protein kinase) 包括MAPK、MAPK激酶（MAPKK）、MAPKK
激酶（MAPKKK; Raf），是一组酶兼底物的蛋白分子。
RC RC
PKA的激活
R
C
R C
目录
PKA的作用
ATP
ADP
Thr Ser -OH
蛋白激酶
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
调节细胞的物质代谢和基因表达.
目录
目录
2. cGMP的合成
鸟苷酸环化酶
2.1 cGMP激活PKG示意图
Protein Kinase G 蛋白激酶G (PKG)
配体 ：能与受体呈特异性结合的生 物活性分子。 细胞间化学信号是一类 最常见的配体。
目录
目录
二、细胞内信号转导分子
定义
细胞内化学信号(intracellular signal molecules)
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称
为细胞内信息物质。由第一信使刺激靶细胞内
产生的。 ※第二信使(secondary messenger)
目录
EGFR介导的信号转导过程
P396
MAPKKK MAPKK MAPK
目录
受体型TPK-Ras-MAPK途径
胰岛素、胰岛素样生长因子等
受体型TPK 受体型TPK中介蛋白（GRB2、SOS等）
Ras （p21蛋白或小G蛋白）
有丝分裂原激活蛋白系统
Raf (MAPKKK) MEK( MAPKK)
ERK (MAPK)
目录
化学性质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂酸衍生物（如前列腺素） * 气体（ NO、CO ）等
目录
P381
根据作用距离的远近，将细胞外化学信号分为三类：
1.内分泌信号，endocrine signal 2.旁分泌信号，paracrine signal 3.自分泌信号，autocrine signal 4.神经递质
在细胞内传递信息的小分子物质，如：cAMP、 cGMP、DAG、IP3、 Ca2+、 Cer、花生四烯酸及其 代谢产物等。
目录
1. cAMP 的合成与分解
NH2
OOO
N
N
HO P O P O P O CH2O N N OH OH OH
ATP
OH OH
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
N O C H 2O N
NH2 N
N
N O
HO P O CH2O N OH
AMP
OH OH
O P O OH
NH2
OH
N
cAMP
N
磷酸二酯酶
(phosphodiesterase, PDE)
目录
cAMP的作用机理
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基
PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK pathway
目录
血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
P393
细胞外信息物质
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G 蛋白
磷脂酶 C
PIP2
膜磷脂 DAG Ca2+
第二信使
DAG + IP3
Ca2+- CaM激酶
目录
PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导
例如 生长因子、 前列腺素等。
目录
自分泌信号(autocrine signal)
有些细胞间信息物质能对同种细胞或分 泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 (autocrine signal)
例如 生长因子 肿瘤的形成
目录
神经递质（突触分泌信号，synaptic signal） 特点 由神经元细胞分泌； 通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。
目录
3. DAG，IP3的合成 磷脂酶C （ PLC )
PLC
PIP2 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸
IP3 三磷酸肌醇
DAG 二脂酰甘油
目录
3.2 DAG，IP3的功能
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
P384
目录
PLC-IP3/DAG-PKC pathway
P393
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G 蛋白
蛋白激酶（C激酶）
外界环境变化时 单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息，从而调控机体活动。
目录
目录
目录
主要内容
信息物质 受体 信息的传递途径
一、细胞外化学信号
定义 细胞外化学信号(extracellular signal molecules) 是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动 的化学物质的统称，又称作第一信使。
干扰素、生长素、某些白介素等 非TPK型受体 JAKs
信号转导子和转录激动子（STAT） 调节靶基因转录
目录
P396
干扰素诱导JAK、STAT复合体
核内转移及调节基因转录机制
目目录录
信息分子 （配体）
胞间 胞内
内分泌信号 旁分泌信号 自分泌信号
第二信使 信号蛋白分子
膜受体 受体
离子通道受体 G蛋白偶联受体 酶蛋白偶联受体 受体型酪氨酸蛋白激酶
生物学效应
目录
胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
PDE
目录
AC-cAMP-PKБайду номын сангаас通路 信息传导过程可归纳为 P393
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G蛋白
蛋白激酶（A激酶）
AC
第二信使（cAMP）
胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素
目录
血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
目录
内分泌信号，endocrine signal
特点 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。
例如 胰岛素、 甲状腺素、 肾上腺素等
目录
旁分泌信号, paracrine signal
特点 由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近 的靶细胞； 一般作用时间较短。
结合酪氨酸蛋白激酶的受体
胞内受体 反式作用因子
目录
Key words G protein Secondary messenger
目录
1、G蛋白 2、细胞中的第二信使及其种类。 3、受体的概念及其分类。 4、以肾上腺素为例，扼要说明作用于膜受体激
素的信号转导过程。 （ AC-cAMP-PKA通路） 5、以类固醇激素为例，扼要说明作用于胞内激
素的信号转导过程。
目录
第五节 信息传递与疾病
Signal Transduction and Diseases
目录
* 家族性高胆固醇血症：LDL受体缺陷 * 非胰岛素依赖型糖尿病：
胰岛素受体减少或功能障碍 * 其他:
如霍乱和白日咳 的发病与G蛋白的异常有关
目录
霍乱毒素
ADP核糖基
转移到Gα亚基上，导致GTP酶的活性失丧， 因而不能分解结合的GTP。
例如 乙酰胆碱、 去甲肾上腺素等
目录
受体 Receptor P382
膜受体
胞内受体
Ligand 配体
目录
受体：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的成分，其
化学本质是蛋白质，个别是糖脂。
受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体； 二是转换配体信号，使之成为细胞 内分子可识别的信号，并传递至其他 分子引起细胞应答。
目录
Summary
Key words
目录
核受体结构及作用机制示意图
目录
2. 离子通道受体
主要受神经递质等信息物质调节
乙酰胆碱受体
目录
3. G 蛋白偶联受体 通过G蛋白和小分 子信使介导信号转 导
七个跨膜螺旋受体/ 蛇型受体(serpentine receptor)
受体结构的特点 * 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。
P392
目录
G 蛋白偶联受体的信息传递可归纳为
激素 受体
Ｇ蛋白
胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
酶
第二信使
蛋白激酶
血管紧张素II 受体通过 PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导 血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
酶或其他 功能蛋白
目录
小结
Secondary messenger cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、