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