医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学.ppt

1、生物信息传递=个体水平：种族延续个体水平：种族延续 生物信息传递=细胞间：功能协同细胞间：功能协同生物信息传递=细胞内：调整细胞功能活动细胞内：调整细胞功能活动化学突触化学突触(synapse)细胞信号系统对整个细胞过程的控制1992年诺贝尔生理医学奖得主 美国科学家费希尔与克雷布斯共同发现可逆的蛋白质磷酸化作用是生物的最基本功能之一理论而获奖。他们发现和描述了细胞中蛋白质的调控活动机制，直到现在，细胞生化反应机制仍是当今最热门，研究最广泛的一个领域。M.RodbellG.GilmanM.Rodbell和G.Gilman因发现G蛋白以及它们在细胞信号转导方面的作用而获得1994年诺贝尔医学奖2

2、000年瑞典的阿尔维德卡尔森、美国的保罗格林加德、埃里克埃德尔，表彰他们在脑细胞是如何传递信号方面的研究成果。保罗格林加德阿尔维德卡尔森细胞信号的种类细胞信号的种类=物理信号物理信号v 电电v 磁场磁场v 光光v 声声v 辐射辐射v 热热v 力力v 渗透压渗透压=生物信号:主要指生物大分子的结构信号v蛋白：多肽的氨基酸序列决定蛋白的三维结构v多糖：细胞膜外存在糖皮层，由糖脂和糖蛋白组成v脂类：Caveolae介导的信号v核酸：遗传信号传递系统的基础细胞信号转导的功能 细胞生长细胞生长 细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 细胞凋亡细胞凋亡 细胞应激适应细胞应激适应 细胞功能协同细胞功能协同细胞周

3、期的调控细胞周期的调控神经生长因子通过神经生长因子通过TrkA引起神经元分化引起神经元分化细细胞胞因因子子的的信信号号过过程程细胞信号转导的典型过程配体与细胞膜受体的识别与结合跨膜信号传递细胞内蛋白级联的信号转导细胞反应信号终止细胞信号的受体分类v 跨膜受体v G蛋白偶联受体v 细胞内受体跨膜受体 受体酶类酪氨酸激酶受体，如PDGF受体、胰岛素受体、EGF受体、FGF受体；酪氨酸磷酸酶，如T细胞和巨噬细胞的CD45蛋白；鸟嘌呤环化酶(GC)，如心房肽受体丝氨酸/苏氨酸激酶，如activin和TGF-受体。非酶受体，可通过蛋白与蛋白的相互作用与细胞内酪氨酸激酶偶联。G蛋白偶联受体G蛋白是一种GT

4、P酶。GPCR具有7跨膜区的结构特征。调节AC活性的GPCR：第二信使cAMP兴奋性：-肾上腺素能受体、胰高血糖素受体及味觉分子受体抑制性：-肾上腺素能受体激活PLC-g 的GPCR：第二信使DAG和IP3血管紧张素受体、缓激肽受体、血管加压素受体光子受体：第二信使cGMP G蛋白转导素核受体q这类受体在细胞内与配基结合后移入细胞核，配基受体复合物在核内直接影响基因表达。q包括糖皮质激素受体、维生素D受体、视黄酸受体、甲状腺素受体等。信号转导级联ppp磷酸酶激酶50aaI II III IV V VIa VIb VII VIII IX X XINCGxGxxGxVAxKEHRDLKxxN DF

5、GAPE DxWxxGR蛋白激酶催化结构域的典型分区PKAPKGPKCCaMK groupCaMKCMGC groupCDKMAPKGSK-3PTK groupSrcEGFR“O t h e r”groupMEKRafTGFRLIMKTTxYYYSH2SH3Myr-SxxxxxS/TTMAADTMPDZLIMLIMSAGC group激酶催化区蛋白激酶家族结构示意图 PHTHSH3SH2KinaseBtkSH3SH2KinaseSrc蛋白激酶结构域v SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：介导信号分子与含磷酸酪氨酸蛋白分子的结合。v SH3结构域（Src Homology 3

6、结构域）：介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子的结合。v PH结构域（Pleckstrin Homology 结构域）：与磷脂类分子PIP2、PIP3、IP3等结合。SH2结构域的三维空间结构示意图结构域的三维空间结构示意图 基因表达基因表达 DNA合成激活合成激活 蛋白质合成改变蛋白质合成改变 细胞骨架重排细胞骨架重排 离子通透性变化离子通透性变化 细胞代谢酶变化细胞代谢酶变化细胞反应细胞反应（一）通过可逆的磷酸化快速调节效应蛋白的活性代谢酶、离子通道、离子泵、受体、运输蛋白、收缩蛋白、核内蛋白的活性和功能，导致快速的生物效应，包括神经的兴奋和抑制、肌肉的收缩、腺体的分泌、离子的转运、代谢等。

7、（二）通过调控基因表达产生较为缓慢的生物效应 一是胞外信号启动细胞的信号转导，在信号通路中激活的蛋白激酶首先磷酸化细胞中的转录因子，导致它们激活、核转位、与DNA的结合力增强，后者调节立早基因(immediate early gene)，如c-fos，c-jun的表达。二是某些信号如甾体激素可直接进入细胞与细胞内或核内作为转录因子的核受体结合，后者激活后通过调节靶基因的表达产生生物效应。信号转导通路对效应器的调节信号转导通路对效应器的调节 MKK4MKK3MKK6Cytokine GenesExpressionLPSp38p38JNKJNKMEF2Cc-JunMEF2Cc-JunMEF2 si

8、tec-Jun GeneExpressionTNF,IL-1,etc.Inflamation ReactionAP1pppppppppLPS、UV刺激心肌细胞共聚焦显微镜大体扫描LPS Control UV 应力纤维应力纤维（Stained with Texas Red-labeled phalloidin）第 一 步 附着第 二 步激活第三步紧密粘附第 四 步渗出ECEC：趋化因子受体：PECAM：白细胞整合素：选择素：选择素配体：白细胞激活物：Ig家族成员白细胞的渗出过程白细胞的渗出过程 刺激反应B反应A反应C刺激B反应刺激A刺激C细胞信号网络细胞信号的反馈调节+-刺激反应刺激反应细细胞胞

9、凋凋亡亡的的信信号号机机制制Integrin SignalingECMTalPaxVinFAKSrcCASActin CytoskeletonTalPaxVinFAKpCASpppppSH2SH3SH3Grb2SosRasERKSH2SH3SH3CrkJNKSH3SH2kinaseSrc or Fyn-actinin-actinin研究细胞信号转导的技术方法经典蛋白激酶活性分析实验流程经典蛋白激酶活性分析实验流程以免疫共沉淀法获得蛋白激酶以免疫共沉淀法获得蛋白激酶加入该激酶底物和加入该激酶底物和g g32-ATP，激酶使底物磷酸化，激酶使底物磷酸化放射自显影，确定磷酸化条带放射自显影，确定磷酸

10、化条带以免疫共沉淀法获得蛋白激酶以免疫共沉淀法获得蛋白激酶加入该激酶底物，激酶使底物磷酸化加入该激酶底物，激酶使底物磷酸化再加入底物磷酸化特异性抗体再加入底物磷酸化特异性抗体以以Phospho Ab-HRP Western 化学发光检测试剂盒化学发光检测试剂盒测定底物的磷酸化程度，进而推出蛋白激酶活性测定底物的磷酸化程度，进而推出蛋白激酶活性非放射性蛋白激酶活性分析实验流程非放射性蛋白激酶活性分析实验流程DNA重组技术的应用病毒技术对于揭示细胞信号通路的作用几种几种MAPKMAPK通路抑制剂的化学结构示意图通路抑制剂的化学结构示意图ONH2OCH3OPD98059HNNSOFCH3NOHNFN

11、HNSB202190SB203580CH=CHCH=CHOHOCH3OHOCH3OOCurcuminEMSA反义核酸技术的应用蛋白质三维结构分析对于揭示信号分子的功能的作用蛋白质结合实验THANKSFOR YOUR ATTENTION细胞信号转导多选题1、细胞信号作用于细胞产生多种细胞反应，可能不包括下列哪项：A基因表达B蛋白质合成改变C细胞骨架重排D细胞溶酶体破裂E离子通透性变化 2.下列哪项是细胞信号转导的典型过程：A配体与细胞膜受体的识别与结合、跨膜信号传递、细胞内蛋白级联的信号转导、细胞反应和信号终止。B配体与细胞膜受体的识别与结合、跨膜信号传递和信号终止。C跨膜信号传递、细胞内蛋白级联的信号转导、细胞反应和信号终止。D配体与细胞膜受体的识别与结合、细胞内蛋白级联的信号转导、细胞反应。E配体与细胞膜受体的识别与结合、细胞基因表达、蛋白表达、骨架重组和信号终止。3.细胞信号转导的生物学功能不包括下列哪一项：A细胞分裂、生长B细胞分化C细胞凋亡 D细胞应激适应 E细胞坏死 4.有关真核细胞的信号转导下列哪项叙述 是正确的：A一个细胞可对多种刺激产生反应。B一个细胞只能对一种刺激产生反应。C不同刺激不会产生同种反应。D有些真核细胞对任何刺激都不产生反应。E任何细胞对任何刺激的反应性都一样。