第十四章 细胞内信号传递途径 - shandong university · 第三节...
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第十四章 细胞内信号传递途径
• 从激活的表面受体开始,到细胞内信号中
继放大的传递链反应称为信号传递级联反
应。
第一节 细胞内信号传递的级联反应
一、 信号蛋白的磷酸化
构成信号传递级联反应链的蛋白种类:
(1)可被蛋白激酶磷酸化的蛋白;
(2)在信号诱导下同GTP结合的蛋白
两类信号蛋白调节磷酸基而被激活
通过磷酸化调节蛋白质的活性,磷酸化和
去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激
活的共同机制,有些蛋白质在磷酸化后有
活性,有些则在去磷酸化后有活性;(信号
分子活性调节)
通过蛋白质的逐级磷酸化,使信号逐级放
大,引起细胞反应。(信号放大)
蛋白质磷酸化与去磷酸化是胞内信号传递的主要调
节方式,蛋白激酶可从ATP把磷酰基转移到蛋白质
底物的Ser,Thr及Tyr残基上。
参与磷酸化级联反应的蛋白激酶的种类:
(1)丝氨酸/苏氨酸激酶;
(2)酪氨酸激酶
二、 信号蛋白的集团化运作
• 在细胞内的信号传递系统,是纷繁有序的传递通
路网络,途径中的一些信号蛋白可以组装成复合
物共同发挥作用。
1、 一些胞内信号蛋白依靠支架蛋白,组合在一起,
相互作用,形成信号传递复合物,在胞外信号与
表面受体作用之前已经存在。
细胞内信号传递复合物:预装组合
2、 有一些复合物是在对细胞外信号反应时
临时装配的,信号消失,复合物解散。组
装时,激活受体的胞质尾磷酸化,例如受
体酪氨酸激酶。
细胞内信号传递复合物:现装组合
3、 受体激活引起质膜附近的磷脂分子(磷
酸肌醇)修饰,将专一性的细胞内信号蛋
白集中到该区域被激活,行使功能。
细胞内信号传递复合物:磷脂酰肌醇复合物
• 信号复合物的装配依赖于胞内信号蛋白中的相
互作用功能域,可以是一段短的肽序列,也可
以是另一种蛋白质的功能域。
Src同源域2(SH2)
磷酸酪氨酸结合域(PTB)
可以与特定肽序列的磷酸化酪氨酸结合
通过功能局相互作用组装信号复合物(胰岛素受体)
第二节 信号转导与细胞运动
• 细胞运动:细胞器运转,细胞质流动和整体细胞迁移。
• 与肌动蛋白丝成束,摩托蛋白活动有关。
变形运动 片足
肌动蛋白皮层
片足向前延伸
点接触
• 表皮生长因子(EGF),血小板衍生生长因子
(PDGF)都可与其专一的细胞表面受体结合,
刺激细胞迁移。
• 激活GTP酶超家族的Rac。Rac、Cdc42及Rho
统称Rho蛋白,调节肌动蛋白丝的组装。
第三节 信号传递途径与基因表达
• 信号引起细胞发生长期反应,可以通过改变基因
转录进行。
• 基因活动受染色质结构变化,转录因子和其他蛋
白质的影响。
• 根据激活转录因子的机制,将信号转导途径归为8
类:
在细胞质溶质中被激活受体磷酸化
在细胞质溶质中被JAK
激酶磷酸化
在核或胞质溶质中被激酶磷酸化
在核中被蛋白激酶A磷酸化
多蛋白复合物在胞质溶质中解体,在核中与TF
作用
多蛋白复合物在胞质溶质中解体
NF-kB抑制
物在细胞质中磷酸化或降解
蛋白质水解释放Notch细胞质溶质域,与核TF作用
• 许多基因可受到多种转录因子的调节,而每一种
转录因子可被一种或多种细胞外信号激活。
• 信号转导途径之间还有交流关系。
• 同一种信号能引起不同细胞发生不同的反应。
• TGFβ/Smad
• 细胞因子 JAK/STAT
• Ras/MAP激酶
• PI3K/Akt途径
一、 TGFβ受体与Smad转录因子激活
• 转化生长因子TGF
TGFα:巨噬细胞、脑细胞、角质细胞及癌细胞
TGFβ:与TGFβ受体结合,激活细胞质溶质中
Smad转录因子,移到核中,调节转录。
Smad可进一步激活下游蛋白
纤溶酶原激活物抑制物1(PAI-1):
抑制血清蛋白酶降解细胞外基质。
p15蛋白:使细胞停滞在G1期,抑制细
胞增殖。
TGFβ信号传递受损导致细胞过度增殖,引发
癌症。
二、 细胞因子受体和JAK/STAT途径
• 细胞因子:可与血细胞和免疫系统细胞的
表面受体结合的小分泌蛋白分子,可激发
靶细胞生长和分化。
• 细胞因子受体的细胞质溶质域都紧密结合
JAK激酶,再磷酸化转录因子STAT家族。
细胞因子 细胞因子受体
三、Ras/MAP激酶信号途径
• 哺乳动物中
转接蛋白(GRB2)
受体酪氨酸激酶
鸟苷酸交换因子(Sos)
激活Ras
Ras
MAPKKK(Raf)
MAPKK(Mek)
MAPK(Erk)
Ras/MAPK 途径刺激细胞增殖
MAP(mitogen-
activated protein )
四、 PI3K/Akt 途径
PI(磷脂酰肌醇)的肌醇环上有5个可被磷酸化的
位点,多种激酶可磷酸化PI肌醇环上的4th和5th位
点。通常,PI-4,5-二磷酸(PIP2)在磷脂酶C的作
用下,产生二酰甘油(DAG)和肌醇-1,4,5-三磷酸。
PI3K(PI3 kinase)转移一个磷酸基团至位点
3(3th) ,形成的产物对细胞的功能具有重要的影响。
PI(磷脂酰肌醇)
DAG
PI3K/Akt 促进细胞存活
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