第三节 信号转导PPT.pptVIP

细胞的跨膜信号转导与疾病 第 三 节 主要内容 一、跨膜信号转导的概念 二、跨膜信号转导的分类 三、跨膜信号转导与疾病 1、血液或细胞内几种信使分子浓度变化与疾病 2、信号转导系统的异常与发病机制 3、信号转导系统与疾病的治疗 细胞外信息以信号形式传到膜内，引发细胞相应的功能效应，这一过程可概括地称为跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)或跨膜信号传递，是细胞的一项基本功能。 一、跨膜信号转导的概念 细胞功能的改变 靶细胞膜 （效应器细胞） 刺激信号 （激素或递质） 跨膜信号转导方式，根据受体分子结构和功能不同，大体可分为三大类： ①G蛋白耦联受体介导的信号转导； ②离子通道介导的信号转导； ③酶耦联受体介导的信号转导。 二、跨膜信号转导的分类 （一） G蛋白耦联受体介导的信号转导 （由膜的特异受体蛋白质、G-蛋白和膜的效应器酶组成的跨膜信号传递系统） 1、参与G蛋白耦联受体信号转导的信号分子 参与的信号分子有：膜受体（G蛋白耦联受体）、G蛋白（三磷酸鸟苷结合蛋白）、G蛋白效应器、第二信使、蛋白激酶等。 （1）G蛋白耦联受体 由一条7次穿过膜的肽链构成，故也称7次跨膜受体。如β受体、 α2受体、Ach受体、5-HT受体、嗅觉受体、视紫红质、多数肽类激素受体等。 （3）G蛋白效应器 有两种：酶和离子通道。G蛋白体调控的酶有：腺苷酸环化酶（AC)、磷脂酶C(PLC)、磷酸二脂酶（PDE)和磷脂酶A2（PLA2)等，这些酶都可催化生成或分解第二信使。G蛋白也可直接或间接通过第二信使调控离子通道的活动。 （4）第二信使 是指细胞外信号分子作用于细胞膜后产生的细胞内信号分子(通常将作用于细胞膜的信号分子称为第一信使)。目前已知的第二信使物质除了cAMP以外，还有三磷酸肌醇(1P3)、二酰甘油(DG)、环一磷酸鸟苷(cGMP)和Ca2+等。它们调节的靶蛋白主要是各种蛋白激酶和离子通道。 第二信使学说 第一信使+R G蛋白-GDP G蛋白-GTP 效应器酶 第二信使 第二信使前体 蛋白激酶 及其他 细胞功能改变 第一信使：激素、递质等 效应器酶：腺苷酸环化酶、磷酯酶C等 第二信使：cAMP、IP3、DG、 cGMP、 钙离子等 2、G蛋白耦联受体介导的几种信号转导方式 （1）受体-G蛋白-AC途径 细胞膜上存在的腺苷酸环化酶（AC)，能环化胞浆内的ATP生成cAMP。 cAMP浓度主要受AC活性影响。例如当配体与β肾上腺素受体结合后，可激活一种使AC活化的G蛋白，称之为激动性G蛋白(Gs)。激活后的Gs分成两部分，即α-GTP复合物和β-γ二聚体，前者与AC结合并使其激活，分解ATP生成cAMP，从而提高其在细胞内的浓度。另如α肾上腺素受体，当它们与配体结合后可激活另一种能抑制AC活性的G蛋白，称之为抑制性G蛋白(Gi)。激活的Gi使AC活性下降，cAMP水平降低。 神经递质 GTP GDP GTP α cAMP 蛋白 激酶 α β γ 受体 细胞内 细胞外 腺甘酸环化酶 G－蛋白 （2）受体-G蛋白-PLC途径 许多配体与受体结合后可激活另一种G蛋白(Gq)，Gq可激活膜上的磷脂酶C(PLC)，水解膜脂质中二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)生成两种第二信使物质，即三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)。IP3与内质网或肌浆网膜上的IP3受体结合， IP3受体是一种化学门控Ca2+释放通道，它激活后可使内质子中Ca2+的释放，进而使胞浆 Ca2+浓度升高。 Ca2+作为第二信使，在信号转导中具有重要的作用。它可直接作用于底物蛋白发挥调节作用，如在骨骼肌，Ca2+与肌钙蛋白的结合可引发肌肉收缩，但是在多数场合， Ca2+和胞浆中的钙调蛋白(calmoduin，CaM)结合生成复合物(Ca2+ ．CaM)而调解许多生理过程。 有些受体本身就是离子通道的组成部分，能直接操纵离子通道的启闭，引起跨膜离子流动，而实现化学信号的跨膜转导，这种途径称为离子通道介导的信号转导。这种受体也 可称为促离子型受体(ionotropic receptor)。 典型的例子就是肌肉的N2-乙酰胆碱受体。当骨骼肌终板膜上N2-乙酰胆碱受体与ACh结合后，发生构象变化及通道的开放，Na+和K+经通道的跨膜流动造成膜的去极化，并以终板电位的形式将信号传给周围肌膜，引发肌膜的兴奋和肌细胞的收缩。神经元细胞膜上A型γ-氨基丁酸受体与配体结合后，造成C1-通道开放， C1-的跨膜流动使膜产生抑制性突触