细胞受体介导的细胞内信号转导.ppt

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1、目录目录第三节第三节细胞受体介导的细胞内信号转导细胞受体介导的细胞内信号转导 Signal Pathways Mediated by Different Receptors 第十九章第十九章目录目录o 掌握：膜受体介导的信息转导掌握：膜受体介导的信息转导（cAMP-PKA、IP3/DAG-PKC通路）通路）o 理解：膜受体介导的信息转导理解：膜受体介导的信息转导（Ga2+/GAM依赖的蛋白激酶通路，酪氨酸蛋白激酶通路）依赖的蛋白激酶通路，酪氨酸蛋白激酶通路）o 了解：细胞内受体介导信息转导：甲状腺素、类了解：细胞内受体介导信息转导：甲状腺素、类固醇激素的调节过程。固醇激素的调节过程。目录目录离

2、子通道受体离子通道受体G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体单跨膜受体单跨膜受体 细胞内受体细胞内受体细胞膜受体细胞膜受体受体受体特性特性离子通离子通道受体道受体G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体单次跨膜受体单次跨膜受体配体配体神经递质神经递质神经递质、激素、趋化因神经递质、激素、趋化因子、外源刺激（味，光）子、外源刺激（味，光）生长因子生长因子细胞因子细胞因子结构结构寡聚体形成寡聚体形成的孔道的孔道单体单体具有或不具有催化活性具有或不具有催化活性的单体的单体跨膜区跨膜区段数目段数目4个个7个个1个个功能功能离子通道离子通道激活激活G蛋白蛋白激活蛋白酪氨酸激酶激活蛋白酪氨酸激酶细胞细胞应答应答去极化与超去极化

3、与超极化极化去极化与超极化调节蛋白去极化与超极化调节蛋白质功能和表达水平质功能和表达水平调节蛋白质的功能和表调节蛋白质的功能和表达水平，调节细胞分化达水平，调节细胞分化和增殖和增殖三类膜受体的结构和功能特点三类膜受体的结构和功能特点目录目录一、一、细胞内受体多通过分子迁移传递信号细胞内受体多通过分子迁移传递信号o 位于细胞内的受体多为转录因子，与相应配体结位于细胞内的受体多为转录因子，与相应配体结合后，能与合后，能与DNA的顺式作用元件结合，在转录的顺式作用元件结合，在转录水平调节基因表达。水平调节基因表达。o 能与该型受体结合的信号分子有类固醇激素、甲能与该型受体结合的信号分子有类固醇激素、

4、甲状腺素、维甲酸和维生素状腺素、维甲酸和维生素D等。等。目录目录o 当激素进入细胞后，如果其受体是位于当激素进入细胞后，如果其受体是位于细胞核内细胞核内，激素，激素被运输到核内，与受体形成激素被运输到核内，与受体形成激素-受体复合物。受体复合物。o 如果受体是位于如果受体是位于胞质中胞质中，激素则在胞质中结合受体，导，激素则在胞质中结合受体，导致受体的构象变化，与热激蛋白分离，并暴露出受体的致受体的构象变化，与热激蛋白分离，并暴露出受体的核内转移部位及核内转移部位及DNA结合部位，激素结合部位，激素-受体复合物向核内受体复合物向核内转移，穿过核孔，迁移进入细胞核内，并结合于其靶基转移，穿过核孔

5、，迁移进入细胞核内，并结合于其靶基因邻近的激素反应元件上。因邻近的激素反应元件上。o 结合于激素反应元件的激素结合于激素反应元件的激素-受体复合物再与位于启动子受体复合物再与位于启动子区域的基本转录因子及其他的特异转录调节分子作用，区域的基本转录因子及其他的特异转录调节分子作用，从而从而开放或关闭开放或关闭其靶基因，进而改变细胞的基因表达谱。其靶基因，进而改变细胞的基因表达谱。o 不同的激素不同的激素-受体复合物结合于不同的激素反应元件。受体复合物结合于不同的激素反应元件。核受体结构及作用机制示意图核受体结构及作用机制示意图目录目录激素反应元件举例激素反应元件举例激素举例激素举例受体所识别的受

6、体所识别的DNA特征序列特征序列肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素 5 AGAACAXXXTGTTCT 33 TCTTGTXXXACAAGA 5雌激素雌激素5 AGGTCAXXXTGACCT 33 TCCAGTXXXACTGGA 5甲状腺素甲状腺素5 AGGTCATGACCT 33 TCCAGTACTGGA 5目录目录二、二、离子通道受体将化学信号转变离子通道受体将化学信号转变为电信号为电信号o 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，它们的开放或关闭直接受化学配体的控制，被它们的开放或关闭直接受化学配体的控制，被称为配体称为配体-门控受体通道（门控受体通

7、道（ligand-gated receptor channel）。）。o 配体主要为配体主要为神经递质神经递质。目录目录乙酰胆碱受体的结构与其功能乙酰胆碱受体的结构与其功能目录目录乙酰胆碱受体结构乙酰胆碱受体结构乙酰胆碱结合部位乙酰胆碱结合部位离子通道离子通道顶部观顶部观侧面观侧面观目录目录乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体功能模式图功能模式图目录目录o 离子通道受体信号转导的最终作用是导致了细离子通道受体信号转导的最终作用是导致了细胞膜电位改变，即通过将化学信号转变成为电胞膜电位改变，即通过将化学信号转变成为电信号而影响细胞功能的。信号而影响细胞功能的。o 离子通道型受体可以是阳离子通道，如乙酰胆离子

8、通道型受体可以是阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体；也可以是阴离碱、谷氨酸和五羟色胺的受体；也可以是阴离子通道，如甘氨酸和子通道，如甘氨酸和-氨基丁酸的受体。氨基丁酸的受体。目录目录三、三、G蛋白偶联受体通过蛋白偶联受体通过G蛋白蛋白和小分子信使介导信号转导和小分子信使介导信号转导o G蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体的）得名于这类受体的细胞内部分总是与细胞内部分总是与三聚体三聚体G蛋白蛋白结合，受体信结合，受体信号转导的第一步反应都是活化号转导的第一步反应都是活化G蛋白。蛋白。o G蛋白偶联受体（蛋白偶联受体（GPCR）在结构上为单体蛋）在结构上为单体蛋白，氨

9、基端位于细胞膜外表面，羧基端在胞膜白，氨基端位于细胞膜外表面，羧基端在胞膜内侧，其肽链反复跨膜七次，因此又称为内侧，其肽链反复跨膜七次，因此又称为七次七次跨膜受体跨膜受体。目录目录o GPCR是七跨膜受体（是七跨膜受体（serpentine receptor）目录目录（一）（一）G蛋白偶联受体介导的信号转导通路具蛋白偶联受体介导的信号转导通路具有相同的基本模式有相同的基本模式 o 信号转导途径的基本模式信号转导途径的基本模式：配体配体+受体受体G蛋白蛋白效应分子效应分子第二信使第二信使靶分子靶分子生物学效应生物学效应目录目录G蛋白循环蛋白循环目录目录o 活化的活化的G蛋白的蛋白的亚基主要作用于

10、生成或水解细亚基主要作用于生成或水解细胞内第二信使的酶，如胞内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子等效应分子（effector），改变它们的活性，从而改变细胞），改变它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。内第二信使的浓度。o 可以激活可以激活AC的的G蛋白的蛋白的 亚基称为亚基称为 s（s 代表代表stimulate）；反之，称为）；反之，称为 i（i代表代表inhibit）。）。目录目录G 种类种类 效应分子效应分子细胞内信使细胞内信使靶分子靶分子asAC活化活化cAMPPKA活性活性aiAC活化活化cAMPPKA活性活性aqPLC活化活化Ca2+、IP3、DAGPKC活化活化atcG

11、MP-PDE活性活性cGMPNa+通道关闭通道关闭哺乳动物细胞中的哺乳动物细胞中的G 亚基种类及效应亚基种类及效应目录目录（二）不同（二）不同G蛋白偶联受体可通过不同通路蛋白偶联受体可通过不同通路传递信号传递信号 目录目录1.cAMP-PKA通路通路 o 该通路以靶细胞内该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和浓度改变和PKA激活激活为主要特征。为主要特征。o 胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素等胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素等可激活此通路。可激活此通路。o PKA活化后，可使多种蛋白质底物的丝活化后，可使多种蛋白质底物的丝/苏氨酸苏氨酸残基发生磷酸化，改变其活性状态，底物分子残基发生磷

12、酸化，改变其活性状态，底物分子包括一些糖代谢和脂代谢相关的酶类、离子通包括一些糖代谢和脂代谢相关的酶类、离子通道和某些转录因子。道和某些转录因子。目录目录1.cAMP-PKA通路通路 目录目录底物底物(酶或蛋白质酶或蛋白质)名称名称受调节的通路受调节的通路糖原合酶糖原合酶糖原合成糖原合成磷酸化酶磷酸化酶 b 激酶激酶糖原分解糖原分解丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶A激素敏感脂酶激素敏感脂酶甘油三脂分解和脂肪酸氧化甘油三脂分解和脂肪酸氧化酪氨酸羟化酶酪氨酸羟化酶多巴胺、肾上腺素和去甲肾上多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺素合成腺素合成组蛋白组蛋白H1、组蛋白、组蛋白 H2BDNA聚

13、集聚集蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶1抑制因子抑制因子1蛋白去磷酸化蛋白去磷酸化转录因子转录因子CREB转录调控转录调控（1）调节代谢）调节代谢 目录目录（2）调节基因表达）调节基因表达 目录目录（3）调节细胞极性）调节细胞极性 o PKA亦可通过磷酸化作用激活离子通道，调节亦可通过磷酸化作用激活离子通道，调节细胞膜电位。细胞膜电位。目录目录2.IP3/DAG-PKC通路通路o 促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素、抗利尿素与受体促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素、抗利尿素与受体结合后所激活的结合后所激活的G蛋白可激活蛋白可激活PLC。o PLC水解膜组分水解膜组分PIP2，生成，生成DAG和和IP3。o I

14、P3促进细胞钙库内的促进细胞钙库内的Ca2+迅速释放，使细胞质内的迅速释放，使细胞质内的Ca2+浓度升高。浓度升高。o Ca2+与细胞质内的与细胞质内的PKC结合并聚集至质膜。质膜上的结合并聚集至质膜。质膜上的DAG、磷脂酰丝氨酸与、磷脂酰丝氨酸与Ca2+共同作用于共同作用于PKC的调节结构的调节结构域，使域，使PKC变构而暴露出活性中心。变构而暴露出活性中心。激素激素目录目录PKC 对基因的早期活化和晚期活化对基因的早期活化和晚期活化目录目录3.Ca2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路o G蛋白偶联受体至少可通过三种方式引起细胞内蛋白偶联受体至少可通过三种方式引起细胞内

15、Ca2+浓度升高：浓度升高：n 某些某些G蛋白可以直接激活细胞质膜上的钙通道，蛋白可以直接激活细胞质膜上的钙通道，n 通过通过PKA激活细胞质膜的钙通道，促进激活细胞质膜的钙通道，促进Ca2+流入细流入细胞质；胞质；n 通过通过IP3促使细胞质钙库释放促使细胞质钙库释放Ca2+。目录目录o 胞质中的胞质中的Ca2+浓度升高后，通过浓度升高后，通过结合钙调蛋白传递信号结合钙调蛋白传递信号。o Ca2+/CaM复合物的下游信号转导分子是一些蛋白激酶，复合物的下游信号转导分子是一些蛋白激酶，它们的共同特点是可被它们的共同特点是可被Ca2+/CaM复合物激活，因而统称复合物激活，因而统称为钙调蛋白依赖

16、性蛋白激酶。为钙调蛋白依赖性蛋白激酶。o 钙调蛋白依赖性激酶属于钙调蛋白依赖性激酶属于蛋白丝蛋白丝/苏氨酸激酶苏氨酸激酶，如肌球蛋，如肌球蛋白轻链激酶白轻链激酶（MLCK）、磷酸化酶激酶（）、磷酸化酶激酶（PhK）、钙调）、钙调蛋白依赖性激酶（蛋白依赖性激酶（Cal-PK）、等。等。o 这些激酶可激活各种效应蛋白，可在收缩和运动、物质这些激酶可激活各种效应蛋白，可在收缩和运动、物质代谢、神经递质的合成、细胞分泌和分裂等多种生理过代谢、神经递质的合成、细胞分泌和分裂等多种生理过程中起作用。程中起作用。目录目录激素激素目录目录四、酶偶联受体主要通过蛋白质修饰四、酶偶联受体主要通过蛋白质修饰或相互作用传递信号或相互作用传递信号o 酶偶联受体指那些自身具有酶活性，或者自身没酶偶联受体指那些自身具有酶活性，或者自身没有酶活性，但与酶分子结合存在的一类受体。有酶活性，但与酶分子结合存在的一类受体。o 这些受体大多为只有这些受体大多为只有1个跨膜区段的糖蛋白，亦个跨膜区段的糖蛋白，亦称为单跨膜受体。称为单跨膜受体。o 酶偶联受体主要是酶偶联受体主要是生长因子生长因子和和细胞因子细胞因子的受体。的受体