1、Company LogoCompany Logov信號轉導（ cellular signal transduction ） v指外界信號（如光、電、指外界信號（如光、電、化學分子）與細胞表面化學分子）與細胞表面受體作用，受體作用，經復雜的細經復雜的細胞內信號轉導系統的轉胞內信號轉導系統的轉換換影響細胞內信使的水影響細胞內信使的水平變化，進而引起細胞平變化，進而引起細胞應答反應的一系列過程。應答反應的一系列過程。跨膜信號轉導的一般步驟跨膜信號轉導的一般步驟特定的細胞釋放信息物質特定的細胞釋放信息物質經擴散或血循環到達靶細胞經擴散或血循環到達靶細胞靶細胞的受體特異性結合靶細胞的受體特異性結合信號進

2、行轉換并啟動細胞內信使系統信號進行轉換并啟動細胞內信使系統靶細胞產生生物學效應靶細胞產生生物學效應Company Logov信號通路信號通路v信號通路信號通路（signaling pathway）指指細胞接受外細胞接受外界信號，通過一整套特定的機制，界信號，通過一整套特定的機制，將胞外信號轉將胞外信號轉導為胞內信號，最終調節特定基因的表達，引起導為胞內信號，最終調節特定基因的表達，引起細胞的應答反應細胞的應答反應。v在細胞中，各種信號轉導分子相互識別、相互作在細胞中，各種信號轉導分子相互識別、相互作用將信號進行轉換和傳遞，構成信號轉導通路用將信號進行轉換和傳遞，構成信號轉導通路（signal

3、transduction pathway）Company Logov不同的信號轉導通路之間發生交叉調控不同的信號轉導通路之間發生交叉調控（cross talking），），形成復雜的信號轉導網絡形成復雜的信號轉導網絡（signal transduction network）系統系統 。信息傳遞途徑的交信息傳遞途徑的交聯對話表現為：聯對話表現為：（1 1）一條信息途徑的成員，可參與激活或抑制另一條一條信息途徑的成員，可參與激活或抑制另一條信息途徑信息途徑。如促甲狀腺素釋放激素與膜受體結合后，。如促甲狀腺素釋放激素與膜受體結合后，通過通過CaCa2+2+磷脂依賴性蛋白激酶系統激活磷脂依賴性蛋白激酶

4、系統激活PKC，同時，同時CaCa2+2+濃度增高會激活腺苷酸環化酶，生成濃度增高會激活腺苷酸環化酶，生成cAMPcAMP，進，進而激活而激活PKA Company Logo（2 2）兩種不同的信息途徑可共同作用于同一種效應兩種不同的信息途徑可共同作用于同一種效應蛋白或同一基因調控區而協同發揮作用蛋白或同一基因調控區而協同發揮作用。如糖原。如糖原磷酸化酶，其磷酸化酶，其 ， 亞基可被亞基可被PKAPKA磷酸化而使酶活磷酸化而使酶活化，化， 亞基可與亞基可與CaCa2+2+磷脂依賴性蛋白激酶系統通路磷脂依賴性蛋白激酶系統通路產生的產生的CaCa2+2+結合而使酶活化。上述兩條途徑在核結合而使酶活

5、化。上述兩條途徑在核內可使轉錄因子內可使轉錄因子CREB的的Ser 133激酶磷酸化而活激酶磷酸化而活化，進而調控多種基因表達化，進而調控多種基因表達 Company Logo(3 (3）一種信息分子可作用幾條信息傳遞途徑。一種信息分子可作用幾條信息傳遞途徑。如胰如胰島素與膜受體結合后，可通過受體底物激活，島素與膜受體結合后，可通過受體底物激活， PLC 產生產生 IP3 和和 PAG ，激活，激活 PKC PKC ；另外也可激；另外也可激活活 Ras 途徑。途徑。 Company Logov細胞在轉導信號過程中所采用的基本方式包括：細胞在轉導信號過程中所采用的基本方式包括：改變細胞內各種信號

6、轉導分子的構象改變細胞內各種信號轉導分子的構象改變信號轉導分子的細胞內定位改變信號轉導分子的細胞內定位促進各種信號轉導分子復合物的形成或解聚促進各種信號轉導分子復合物的形成或解聚改變小分子信使的細胞內濃度或分布改變小分子信使的細胞內濃度或分布Company Logov “人類為什么能感受到春天紫人類為什么能感受到春天紫丁香的香氣，丁香的香氣，v并在任何時候都能提取出這種并在任何時候都能提取出這種嗅覺上的記憶嗅覺上的記憶”。人能夠分辨人能夠分辨和記憶約和記憶約1 1萬種不同的氣味，萬種不同的氣味，v但人具有這種能力的但人具有這種能力的基本原理基本原理是什么？是什么？v香氣香氣 - -受體結合受體

7、結合- - G G蛋白蛋白-纖纖毛膜上的離子通道毛膜上的離子通道-產生電信產生電信號號-沿著神經細胞的軸突傳送沿著神經細胞的軸突傳送- - -嗅球嗅球 Company LogovcAMP信號途徑又稱信號途徑又稱PKAPKA系統，是蛋白激酶系統，是蛋白激酶A A系統系統的簡稱的簡稱( (protein kinase A system, PKA) )；v概念概念：細胞外信號和細胞外信號和G G蛋白偶聯的受體結合，導蛋白偶聯的受體結合，導致胞內第二信使致胞內第二信使cAMPcAMP的水平變化而引起細胞反應的水平變化而引起細胞反應的信號通路。的信號通路。一、一、G蛋白在蛋白在cAMP-PKA通路中的作

8、用通路中的作用 Company Logo 胞外信息分子（第一信使）胞外信息分子（第一信使） 膜受體膜受體 G蛋白蛋白 腺苷酸環化酶腺苷酸環化酶 (adenylate cyclase，AC) 第二信使第二信使cAMP 蛋白激酶蛋白激酶A (protein kinase A，PKA)cAMPcAMP- -蛋白激酶蛋白激酶A A通路組成要素通路組成要素Company LogovcAMP-蛋白激酶蛋白激酶A途徑涉及的反應鏈途徑涉及的反應鏈v配體配體GG蛋白耦聯受體蛋白耦聯受體GG蛋白蛋白腺苷酸環腺苷酸環化酶化酶cAMP依賴依賴cAMP的蛋白激酶的蛋白激酶AA基因調控蛋白基因調控蛋白基因轉錄基因轉錄Co

9、mpany Logo1.1.胞外信息分子胞外信息分子 通過這一途徑傳遞信號的通過這一途徑傳遞信號的第一信使主要有兒茶酚胺類激素、胰高血糖第一信使主要有兒茶酚胺類激素、胰高血糖素等素等（含氮激素含氮激素）。）。 2.2.膜受體膜受體 胞外信息分子結合的受體為胞外信息分子結合的受體為G G蛋白蛋白偶聯型膜受體、偶聯型膜受體、形成激素形成激素- -受體的復合物、使受體的復合物、使受體變構激活。受體變構激活。Company LogoCompany Logo3.G3.G蛋白蛋白 激活的受體催化激活的受體催化GsGs的的GDPGDP與與GTPGTP交換，交換， 亞亞基與基與二聚體解離、形成二聚體解離、形成

10、 s s-GTP-GTP。v二聚體在信號傳導和信息通路的交聯對話中也起著二聚體在信號傳導和信息通路的交聯對話中也起著重要作用、能夠獨立激活重要作用、能夠獨立激活G G蛋白活化所產生的效應器。蛋白活化所產生的效應器。v二聚體參與二聚體參與PHPH結構域（如結構域（如ACAC、PLCPLC、RasRas、MAPKMAPK等）的調節、改變相應酶活性。等）的調節、改變相應酶活性。vGTPGTP水解構成水解構成G G蛋白循環。蛋白循環。Company LogoCompany LogoCompany Logo4.cAMP s s-GTP-GTP激活腺苷酸環化酶（激活腺苷酸環化酶（ACAC），催化），催化A

11、TPATP轉化成轉化成cAMPcAMP、vcAMP經磷酸二酯酶降解成經磷酸二酯酶降解成5-AMP、胰島素能激活胰島素能激活該酶、茶堿則抑制酯酶。該酶、茶堿則抑制酯酶。vcAMP是分布廣泛而重要的第二信使、細胞內的平均是分布廣泛而重要的第二信使、細胞內的平均濃度為濃度為10106 6mol/Lmol/L、其、其濃度受腺苷酸環化酶和磷酸二濃度受腺苷酸環化酶和磷酸二酯酶調節酯酶調節。Company LogoGTP-binding regulatory proteinCompany Logov反應鏈反應鏈：v激素激素G-蛋白偶蛋白偶聯受體聯受體G-蛋白蛋白腺苷酸環化酶腺苷酸環化酶cAMPCompany

12、 LogoRHACGDPGTP腺苷酸環化酶腺苷酸環化酶ACATPcAMP腺苷酸環化酶腺苷酸環化酶( (AC)AC)的生成的生成Company Logov真核細胞、真核細胞、cAMPcAMP通過激活通過激活cAMPcAMP依賴性蛋白激酶系統依賴性蛋白激酶系統（PKAPKA）實現調節作用。）實現調節作用。vPKAPKA是一種由四個亞基構成的寡聚體。其中有兩個亞是一種由四個亞基構成的寡聚體。其中有兩個亞基為催化亞基，另兩個亞基為調節亞基。當調節亞基基為催化亞基，另兩個亞基為調節亞基。當調節亞基與與cAMPcAMP結合后發生變構（每一調節亞基可結合兩分結合后發生變構（每一調節亞基可結合兩分子子cAMP

13、cAMP），與催化亞基解聚，從而激活催化亞基。），與催化亞基解聚，從而激活催化亞基。cAMP的作用機制的作用機制Company LogoCompany LogovcAMPcAMP是第一個被發現的第二信使。是第一個被發現的第二信使。19711971年獲諾貝年獲諾貝爾生理學和醫學獎爾生理學和醫學獎Earl Wilbur Sutherland Jr （1915 - 1974）薩瑟蘭（薩瑟蘭（Earl W. Sutherland, Jr） 1915 1974Company Logo對糖代謝的調節作用對糖代謝的調節作用vPKAPKA可促使多種酶或蛋白質絲氨酸或蘇氨酸殘基可促使多種酶或蛋白質絲氨酸或蘇氨酸

14、殘基的磷酸化，從而調節酶的催化活性或蛋白質的生的磷酸化，從而調節酶的催化活性或蛋白質的生理功能。理功能。v例如腎上腺素調節糖原分解的級聯反應。例如腎上腺素調節糖原分解的級聯反應。5.PKA5.PKA的作用的作用Company Logo腎上腺素的腎上腺素的cAMPcAMP信號轉導機制信號轉導機制激素（胰高血糖素、腎上腺素等）激素（胰高血糖素、腎上腺素等）+ + 受體受體 腺苷環化酶腺苷環化酶 （無活性（無活性）腺苷環化酶（有活性）腺苷環化酶（有活性） ATP cAMP PKA( (無活性無活性) ) PKA( (有活性有活性) ) 磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b b激酶激酶-

15、P-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 -1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1-1 磷蛋白磷酸酶抑制劑磷蛋白磷酸酶抑制劑-P-P 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P-P 磷酸化酶磷酸化酶b b 磷酸化酶磷酸化酶a-Pa-P Company LogocAMPcAMP變構激活變構激活PKAPKA，PKAPKA磷酸化激活磷酸化激磷酸化激活磷酸化激酶，再磷酸化激活糖原磷酶，再磷酸化激活糖原磷酸化酶活性，促進糖原分酸化酶活性，促進糖原分解的調節解的調節。Company LogoP K A 對對 底底 物物 蛋蛋 白白 的的 磷磷 酸酸 化化 作作 用用組

16、組 蛋蛋 白白失失 去去 對對 轉轉 錄錄轉轉 錄錄 ， 促促 進進的的 阻阻 遏遏 作作 用用蛋蛋 白白 質質 的的 合合 成成核核 蛋蛋 白白 體體 蛋蛋 白白加加 速速 翻翻 譯譯促促 進進 蛋蛋 白白 質質 的的 合合 成成細細 胞胞 膜膜 蛋蛋 白白膜膜 蛋蛋 白白 構構 象象 及及改改 變變 膜膜 對對 水水 及及 離離 子子功功 能能 改改 變變通通 道道 的的 通通 透透 性性微微 管管 蛋蛋 白白構構 象象 和和 功功 能能 改改 變變影影 響響 細細 胞胞 分分 泌泌心心 肌肌 肌肌 原原 蛋蛋 白白易易 與與 C C a a2 2 + +結結 合合加加 強強 心心 肌肌

17、收收 縮縮底底 物物 蛋蛋 白白磷磷 酸酸 化化 的的 后后 果果生生 理理 意意 義義組組 蛋蛋 白白失失 去去 對對 轉轉 錄錄轉轉 錄錄 ， 促促 進進的的 阻阻 遏遏 作作 用用蛋蛋 白白 質質 的的 合合 成成核核 蛋蛋 白白 體體 蛋蛋 白白加加 速速 翻翻 譯譯促促 進進 蛋蛋 白白 質質 的的 合合 成成細細 胞胞 膜膜 蛋蛋 白白膜膜 蛋蛋 白白 構構 象象 及及改改 變變 膜膜 對對 水水 及及 離離 子子功功 能能 改改 變變通通 道道 的的 通通 透透 性性微微 管管 蛋蛋 白白構構 象象 和和 功功 能能 改改 變變影影 響響 細細 胞胞 分分 泌泌心心 肌肌 肌肌

18、原原 蛋蛋 白白易易 與與 C C a a2 2 + +結結 合合加加 強強 心心 肌肌 收收 縮縮底底 物物 蛋蛋 白白磷磷 酸酸 化化 的的 后后 果果生生 理理 意意 義義Company Logo對基因表達的調節作用對基因表達的調節作用v在基因轉錄調控區有一共同的在基因轉錄調控區有一共同的DNADNA序列序列( (TGACGTCA)，稱為，稱為cAMP應答元件應答元件( (cAMP response element,CRE)、可與、可與cAMP應答元件結應答元件結合蛋白合蛋白 ( (cAMP response element bound protein,CREB)相互作用而調節此基因的轉

19、錄相互作用而調節此基因的轉錄。Company LogovPKAPKA的催化亞基進入胞核后、催化的催化亞基進入胞核后、催化反式作用因反式作用因子子CREB中特定的絲氨酸中特定的絲氨酸/ /蘇氨酸殘基磷酸化、蘇氨酸殘基磷酸化、磷酸化的磷酸化的CREB形成二聚體、與形成二聚體、與DNA上的上的CRE結結合、合、從而激活受從而激活受CRE調控的基因轉錄。調控的基因轉錄。vPKAPKA還可使細胞核內蛋白質等磷酸化還可使細胞核內蛋白質等磷酸化、影響這些、影響這些蛋白質的功能。蛋白質的功能。Company LogocAMP activate protein kinase A, which phosphory

20、late CREB（CRE binding protein ）protein and initiate gene transcription.CRE is cAMP response element in DNA with a motif 5TGACGTCA3 Company Logo細細胞胞核核PiPiPiPi結構基因結構基因DNA蛋白質蛋白質PKAPKA對基因表達的調節作用（演示）對基因表達的調節作用（演示）Company LogoCompany Logo【目的要求目的要求】 Company LogoCompany Logov信號通路是以信號通路是以三磷酸肌醇三磷酸肌醇( (IP3)及及二

21、脂酰甘油二脂酰甘油(DAG)為為第二信使的雙信號途徑第二信使的雙信號途徑。v胞外信號分子與細胞表面胞外信號分子與細胞表面G G蛋白耦聯受體結合，蛋白耦聯受體結合，激活質膜上的磷脂酶激活質膜上的磷脂酶C C（PLC-PLC-），使質膜上），使質膜上4 4，5- 5-二磷酸磷脂酰肌醇（二磷酸磷脂酰肌醇（PIPPIP2 2）水解成）水解成1 1，4 4，5- 5-三磷酸三磷酸肌醇（肌醇（IP3）和二酰基甘油（）和二酰基甘油（diacylglycerol, DAG）Company LogoCompany Logo 胞外信息分子及其受體胞外信息分子及其受體 G蛋白及磷脂酶蛋白及磷脂酶 ( (PLC) )

22、 甘油二酯甘油二酯 ( (DAG) )和蛋白激酶和蛋白激酶C( (PKC ) ) 三磷酸肌醇三磷酸肌醇 ( (IP3) )和和IP3受體、受體、Ca2+ 鈣調蛋白鈣調蛋白( (calmodulin , CaM） 依賴依賴CaM的蛋白激酶的蛋白激酶( (CaMPK) )一、磷脂與一、磷脂與CaCa2+2+蛋白激酶通路的基本要素蛋白激酶通路的基本要素Company Logov信息分子信息分子 通過此途徑傳遞信號的第一信使主要有通過此途徑傳遞信號的第一信使主要有兒茶酚胺、生長因子、抗利尿激素、乙酰膽堿、神兒茶酚胺、生長因子、抗利尿激素、乙酰膽堿、神經遞質等。經遞質等。vG G蛋白蛋白 也是由也是由

23、、 、 三種亞基構成的三聚體，為三種亞基構成的三聚體，為Gp型，其激活機制與前述型，其激活機制與前述G G蛋白相似。蛋白相似。（一）磷脂酶激活（一）磷脂酶激活Company Logov磷脂酶磷脂酶C (PLC) GpGp蛋白介導激活蛋白介導激活PLCPLC ；生長因；生長因子與相應受體結合、使子與相應受體結合、使受體二聚化和自身磷酸化受體二聚化和自身磷酸化、為為PLCPLC 的的SHSH2 2提供描點位點、提供描點位點、 PLCPLC 其酪氨酸殘基被其酪氨酸殘基被磷酸化修飾而激活磷酸化修飾而激活。Company LogoPLC PLC PLC vPLC有三種，其中主要是有三種，其中主要是PLC

24、 被激活，被激活，Company LogovDAGDAG和和IPIP3 3 PLCPLC激活后，可特異性催化質膜上的激活后，可特異性催化質膜上的磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-4,5-4,5-雙磷酸（雙磷酸（PIPPIP2 2）水解產生兩種第二）水解產生兩種第二信使，即信使，即甘油二酯（甘油二酯（DAGDAG）和和1,4,5-1,4,5-三磷酸肌醇三磷酸肌醇（IPIP3 3）。v另外磷脂酶另外磷脂酶D D水解磷脂酰膽堿產生磷脂酸（水解磷脂酰膽堿產生磷脂酸（PAPA）和）和膽堿、膽堿、 PAPA能轉變能轉變DAGDAG。磷脂磷脂D D在細胞反應后期引在細胞反應后期引起起PKCPKC的持續活化。的持續活化。

25、Company LogoPLC催化催化DAG和和IP3的的生成生成Company LogovIPIP3 3與內質網和肌漿網上的與內質網和肌漿網上的IPIP3 3受體結合，受體結合， IPIP3 3受體受體是是CaCa2+2+的通道、的通道、使進細胞內中鈣庫使進細胞內中鈣庫CaCa2+2+釋放。使釋放。使CaCa2+2+的濃度升高的濃度升高vIPIP3 3受體為四聚體。每個亞基含有三個結構域受體為四聚體。每個亞基含有三個結構域（二）（二） IP3 和和Ca2+途徑途徑配體結合域配體結合域調節調節/ /轉導域轉導域通道域通道域NCCompany LogoIP3受體受體v影響影響IPIP3 3R R

26、鈣通道活性鈣通道活性的因素：的因素：vCaCa2 2v促進開放：巰基試劑、促進開放：巰基試劑、ATPATPv抑制開放：肝素、抑制開放：肝素、 MgMg2 2與與H Hv被被PKAPKA磷酸化后對磷酸化后對IPIP3 3敏感性下降敏感性下降Company Logo Partial interaction map of PDGF receptor-mediated intracellular signaling. Broken arrows signify multiple steps.細胞內細胞內Ca2的調節的調節Company LogoIP3信號的終止信號的終止是通過去磷酸化形成是通過去磷酸化

27、形成IPIP2 2、或磷酸化、或磷酸化為為IPIP4 4 。CaCa2+2+被質膜上的鈣泵和被質膜上的鈣泵和NaNa+ +- Ca- Ca2+2+交換器抽出交換器抽出細胞，或被內質網膜上的鈣泵抽回內質網。細胞，或被內質網膜上的鈣泵抽回內質網。DGDG通過兩種途徑終止其信使作用：通過兩種途徑終止其信使作用：一是被一是被DGDG激酶磷酸化成為磷脂酸；激酶磷酸化成為磷脂酸；二是被二是被DGDG酯酶水解成單酯酰甘油酯酶水解成單酯酰甘油。Company LogovDAGDAG在磷脂酰絲氨酸（在磷脂酰絲氨酸（PSPS）和）和CaCa2+2+協同下激活協同下激活PKCPKC。vPKCPKC由一條多肽鏈組成、

28、含一個催化結構域和一由一條多肽鏈組成、含一個催化結構域和一個調節結構域、兩者活性中心部分貼近或嵌和、個調節結構域、兩者活性中心部分貼近或嵌和、 PKCPKC的調節結構域與的調節結構域與DAGDAG結合、其構象改變、暴結合、其構象改變、暴露活性中心而被激活。露活性中心而被激活。（三）（三） DAG和和PKC途徑途徑Company LogoDAG激活激活PKC信號途徑信號途徑Company Logo 靶蛋白靶蛋白 磷酸化磷酸化靶靶基因基因 轉錄轉錄1受體受體 AngII受體受體PIP2PKCCa2 GIP3DGPLCPhospholipase C signal transduction pathw

29、ayCompany LogovPKCPKC被激活后可引起一系列靶蛋白的絲氨酸被激活后可引起一系列靶蛋白的絲氨酸/ /蘇氨酸蘇氨酸殘基發生磷酸化反應。殘基發生磷酸化反應。vPKCPKC能催化質膜的能催化質膜的CaCa2+2+通道磷酸化通道磷酸化，促進，促進CaCa2+2+ 流入胞流入胞內，提高胞漿內，提高胞漿CaCa2+2+濃度；濃度；PKCPKC也能催化肌漿網的也能催化肌漿網的CaCa2+2+ - -ATPATP酶磷酸化酶磷酸化，使鈣進入肌漿網，降低胞漿的，使鈣進入肌漿網，降低胞漿的CaCa2+2+濃濃度。由此可見，度。由此可見，PKCPKC能調節多種生理活動，使之處于能調節多種生理活動，使之

30、處于動態平衡。動態平衡。1 1、對代謝的調節作用、對代謝的調節作用Company LogovPKCPKC對基因的活化過程可分為早期反應和晚期反對基因的活化過程可分為早期反應和晚期反應兩個階段。應兩個階段。PKCPKC能使立早基因的反式作用因子能使立早基因的反式作用因子磷酸化，加速立早基因的表達。磷酸化，加速立早基因的表達。立早基因立早基因多數為多數為細胞原癌基因（如細胞原癌基因（如 cfos、AP 1/jun），它們表），它們表達的蛋白質具有跨越核膜傳遞信息之功能，達的蛋白質具有跨越核膜傳遞信息之功能，因此因此稱為第三信使稱為第三信使。第三信使受磷酸化修飾后，最終第三信使受磷酸化修飾后，最終活

31、化晚期反應基因并導致細胞增生或核型變化。活化晚期反應基因并導致細胞增生或核型變化。v促癌劑佛波酯（促癌劑佛波酯（phorbol ester）作為）作為PKCPKC的強的強激活劑而引起細胞持續增生，誘導癌變激活劑而引起細胞持續增生，誘導癌變 2 2、對基因表達的調節作用、對基因表達的調節作用Company LogoPKC 對基因的早期活化和晚期活化對基因的早期活化和晚期活化Company LogoCompany Logo掌握掌握: : IP3/Ca2+和和DAG/PKC信號傳遞途徑的基本信號傳遞途徑的基本過程；過程；【目的要求目的要求】Company Logov鈣調蛋白（鈣調蛋白（calmodu

32、lin , CaMcalmodulin , CaM）是一種分子量為是一種分子量為17kD17kD，耐熱、耐酸的鈣結合蛋白質，由，耐熱、耐酸的鈣結合蛋白質，由148148個氨基個氨基酸殘基構成。酸殘基構成。v一分子的一分子的CaM可結合四分子的可結合四分子的Ca2+。當胞漿當胞漿Ca2+的的濃度高到濃度高到10-9mol/L時、時、Ca2+結合后，可發生變構，結合后，可發生變構， Ca2+CaM復合物的功能主要有以下方面復合物的功能主要有以下方面。三、三、鈣調蛋白依賴性途徑鈣調蛋白依賴性途徑Company Logov1.Ca1.Ca2+2+內流內流 開放質膜和肌漿網的開放質膜和肌漿網的CaCa2

33、+2+通道；通道；質膜質膜Ca2通道開放通道開放鈣庫鈣庫Ca2通道開放通道開放Ca2濃度升高濃度升高Company Logov2. 2.激活依賴激活依賴CaM的蛋白激酶（的蛋白激酶（CaMPK） CaMPK 是一種作用底物非常廣泛的蛋白激酶，通過對這些是一種作用底物非常廣泛的蛋白激酶，通過對這些酶或蛋白質的磷酸化修飾，產生相應的調節作用；酶或蛋白質的磷酸化修飾，產生相應的調節作用；vCaMCaM激活靶酶的機制：靶酶存在自抑制結構域，結激活靶酶的機制：靶酶存在自抑制結構域，結合合CaMCaM后，消除了自抑制作用而被活化。后，消除了自抑制作用而被活化。 Company LogoCompany Lo

34、goCompany Logo Ca2+依賴性信息轉導過程依賴性信息轉導過程H + RGpPLCPIP2DAGIP3內質網內質網IP3受體受體胞液胞液Ca2+CaMCaMPK靶酶靶酶/ /蛋白質磷酸化蛋白質磷酸化生理效應生理效應TPK的的磷酸化磷酸化Company Logov調控調控NONO的信號傳導的信號傳導 NONO合酶是一個含有合酶是一個含有CaMCaM的多的多亞基酶；亞基酶；v終結終結CaCa2 2+ +信息信息 直接激活質膜的直接激活質膜的CaCa2+2+泵和激活泵和激活CaMPKCaMPK間接活化肌漿網的間接活化肌漿網的CaCa2+2+泵；泵；v關閉磷酸肌醇信息傳導途徑關閉磷酸肌醇信

35、息傳導途徑 激活激活CaMCaM依賴的肌醇依賴的肌醇3 3激酶、使三磷酸肌醇轉變四磷酸肌醇、后者抑制激酶、使三磷酸肌醇轉變四磷酸肌醇、后者抑制作用。作用。v關閉花生四烯酸信號傳導途徑關閉花生四烯酸信號傳導途徑 抑制抑制CaMCaM依賴的磷脂依賴的磷脂酶酶A A作用作用 Company LogoCompany Logov此信號傳遞途徑與此信號傳遞途徑與cAMP-cAMP-蛋白激酶蛋白激酶A A途徑類似，即通途徑類似，即通過激活鳥苷酸環化酶（過激活鳥苷酸環化酶（GCGC），），催化生成第二信使催化生成第二信使cGMPcGMP，再通過激活蛋白激酶再通過激活蛋白激酶G G（PKGPKG）而傳遞信息。）

36、而傳遞信息。v信號途徑為：信號途徑為：v配體配體受體鳥苷酸環化酶受體鳥苷酸環化酶cGMPcGMP依賴依賴cGMPcGMP的蛋的蛋白激酶白激酶G G（PKGPKG）靶蛋白的絲氨酸靶蛋白的絲氨酸/ /蘇氨酸殘基磷蘇氨酸殘基磷酸化而活化。酸化而活化。Company Logov配體與鳥苷酸環化酶活性的受體結合、引起受體的催配體與鳥苷酸環化酶活性的受體結合、引起受體的催化化結構域二聚化、激活鳥苷酸環化酶結構域二聚化、激活鳥苷酸環化酶（GC）、催化）、催化 GTP 生成生成cGMP、 cGMP由磷酸二酯酶催化而降解。由磷酸二酯酶催化而降解。v臨床上應用血管擴張劑的臨床上應用血管擴張劑的硝酸甘油和硝酸鹽的作

37、用機硝酸甘油和硝酸鹽的作用機制是釋放一氧化氮制是釋放一氧化氮（NO）。 NO在平滑肌細胞中可在平滑肌細胞中可激活鳥苷酸環化酶，激活鳥苷酸環化酶，使使cGMP生成增加，激活蛋白激生成增加，激活蛋白激酶酶G，導致血管平滑肌松弛。，導致血管平滑肌松弛。一一、cGMP的合成的合成Company LogoCompany LogocGMP的合成和降解的合成和降解 GTPGMg2+PPicGMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶H2OCa2+ 或或 Mg2+5 - GMPCompany LogovcGMPcGMP的功能為：的功能為：v激活激活cGMPcGMP依賴性蛋白激酶依賴性蛋白激酶G(PKG)G(PKG)；v激活激

38、活PKAPKA cGMPcGMP濃度增高時、交叉激活濃度增高時、交叉激活PKAPKA；v結合特異的磷酸二酯酶家族結合特異的磷酸二酯酶家族 cGMPcGMP激活或抑制激活或抑制PDEPDE活性、引起活性、引起PKAPKA活性的改變，活性的改變，二二、cGMP的功能的功能Company Logov別構效應調節離子通道別構效應調節離子通道 在視覺和嗅覺系統有在視覺和嗅覺系統有cGMPcGMP控制地的陽離子通道、近期發現、心臟和腎控制地的陽離子通道、近期發現、心臟和腎臟有一種臟有一種cGMPcGMP門通道、可能與門通道、可能與cGMPcGMP介導的利尿介導的利尿作用有關。作用有關。Company Lo

39、gov蛋白激酶蛋白激酶G是激酶家族的一員。它能是激酶家族的一員。它能催化靶蛋白催化靶蛋白的絲氨酸蘇氨酸殘基磷酸化，產生生物學效應。的絲氨酸蘇氨酸殘基磷酸化，產生生物學效應。vPKG和和PKA磷酸化相似、磷酸化相似、但對底物的親和力不但對底物的親和力不同、表現不同的功能同、表現不同的功能。三三、cGMP的蛋白激酶的蛋白激酶Company LogoPKG的功能的功能NOGCPKG 蛋白質磷酸化蛋白質磷酸化GCGTPcGMP激素激素R胞胞 膜膜Company LogovNONO是非極性小分子，容易穿過細胞膜，從產生的是非極性小分子，容易穿過細胞膜，從產生的細胞擴散到臨近細胞中，與可溶性的細胞擴散到臨

40、近細胞中，與可溶性的NONO受體（腺受體（腺苷酸環化酶）結合發揮生理效應。苷酸環化酶）結合發揮生理效應。硝酸甘油等藥物硝酸甘油等藥物在臨床上作為血管擴張劑（降壓作用）使用是因為在臨床上作為血管擴張劑（降壓作用）使用是因為它們能自發地產生它們能自發地產生NO，升高，升高cGMP，實現松弛血，實現松弛血管平滑肌，降低血壓的作用管平滑肌，降低血壓的作用。另外，。另外，ViagraViagra（萬艾（萬艾可，俗名偉哥）通過抑制可，俗名偉哥）通過抑制cGMPcGMP分解酶的作用而提分解酶的作用而提高高cGMPcGMP的濃度，促使陰莖血管舒張而勃起。凡能的濃度，促使陰莖血管舒張而勃起。凡能作用于腺苷酸環化

41、酶的配體，作用于腺苷酸環化酶的配體，如心鈉素、鳥苷素、如心鈉素、鳥苷素、內毒素、內毒素、NONO及產生及產生NONO的物質都能升高的物質都能升高cGMPcGMP的濃的濃度度，因此都有一定的降壓作用。，因此都有一定的降壓作用。Company LogoCompany Logov受體酪氨酸激酶，簡稱受體酪氨酸激酶，簡稱RTKs(receptor tyrosine kinase)是最大的一類酶聯受體是最大的一類酶聯受體; ;Ras是原癌基因是原癌基因c-ras表達的產物。表達的產物。vRPTKRPTK結合信號分子，形成二聚體，并發生自磷酸結合信號分子，形成二聚體，并發生自磷酸化，活化的化，活化的RPT

42、KRPTK激活激活RASRAS，RASRAS引起蛋白激酶的磷引起蛋白激酶的磷酸化級聯反應，最終激活有絲分裂原活化蛋白激酶酸化級聯反應，最終激活有絲分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）活化的活化的MAPK進入細胞核，可使許多底物蛋白的絲進入細胞核，可使許多底物蛋白的絲氨酸氨酸/ /蘇氨酸殘基磷酸化，如將蘇氨酸殘基磷酸化，如將Elk-1Elk-1激活，促進激活，促進c-fos，c-jun的表達。的表達。 Company Logo信信號號分分子子作作用用Company Logo一、一、Ras-Raf-MAPK通路元素通路元素v催化性受體催化

43、性受體，vGRB2, vSOS, vRas蛋白蛋白,vRafvMAPK激酶系統激酶系統。Company LogoRTK-Ras protein signal pathway pathway : 信號信號(配體配體)受體受體(RTK)受體二受體二聚化聚化(Dimer)受體的自磷酸化受體的自磷酸化活化的活化的RTK 接接頭蛋白頭蛋白GRB2（Sos） Ras蛋白蛋白Raf(MAPKKK) MAPKKMAPK 轉錄因子磷酸化轉錄因子磷酸化激活靶基激活靶基因因細胞應答和效應。細胞應答和效應。Company Logov催化性受體催化性受體 位于細胞質膜上稱為受體型位于細胞質膜上稱為受體型 TPK，如胰島

44、素受體、表皮生長因子受體及某些原癌基因如胰島素受體、表皮生長因子受體及某些原癌基因（erbB、kit、fmS等）編碼的受體。等）編碼的受體。v當配體與催化型受體結合、使二聚體的酪氨酸蛋白當配體與催化型受體結合、使二聚體的酪氨酸蛋白激酶激酶(TPK)被激活，使被激活，使某些酪氨酸殘基磷酸化，這一某些酪氨酸殘基磷酸化，這一過程稱為自身磷酸化過程稱為自身磷酸化 (autophospho-rylation)。 二、二、Ras-Raf-MAPK通路步驟通路步驟Company LogoCompany Logov銜接蛋白（銜接蛋白（adaptor protein）是信號轉導通路中）是信號轉導通路中不同信號轉

45、導分子的接頭，連接上游信號轉導分不同信號轉導分子的接頭，連接上游信號轉導分子與下游信號轉導分子。子與下游信號轉導分子。vGRB2 細胞內存在一種銜接蛋白細胞內存在一種銜接蛋白- - Grb2(growth factor receptor bound protein 2) 具有具有SH2結結構域，構域，SH2結構域能識別磷酸化的酪氨酸殘基并結構域能識別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結合。磷酸化的受體通過連接物蛋白可偶聯與之結合。磷酸化的受體通過連接物蛋白可偶聯其他效應蛋白。其他效應蛋白。Company LogovSOS (son of sevenless) SOS:一種鳥嘌呤核苷酸一種鳥嘌呤核苷酸釋放

46、釋放因子因子、富含脯氨酸。、富含脯氨酸。 Sos有有SH3結構域，但沒結構域，但沒有有SH2SH2結構域，不能直接和受體結合，需要接頭蛋結構域，不能直接和受體結合，需要接頭蛋白（如白（如Grb2Grb2）的連接。）的連接。磷酸化的磷酸化的Grb2可與下游的可與下游的SOS結合形成復合體、使結合形成復合體、使SOS磷酸化。結構域磷酸化。結構域SH3結合，促使結合，促使Ras的的GDP交換成交換成GTP。Company LogovSosSos和接頭蛋和接頭蛋白白GRB2GRB2與磷與磷酸化的酪氨酸酸化的酪氨酸殘基結合，將殘基結合，將受體和無活性受體和無活性的的RasRas蛋白偶蛋白偶聯聯Compa

47、ny LogovRas蛋白蛋白 Ras蛋白為多種生長因子信息傳遞過程蛋白為多種生長因子信息傳遞過程所共有，因此又稱為所共有，因此又稱為Ras通路通路 。 Ras是原癌基因是原癌基因（ras）產物，分子量為）產物，分子量為21KD，故又稱，故又稱P21蛋白蛋白，類似于類似于G蛋白的蛋白的G 亞基亞基。它的活性與其結合它的活性與其結合GTP或或GDP直接有關，直接有關，Ras與與GDP結合時無活性，但結合時無活性，但磷磷酸化的酸化的SOS可促進可促進GDP由由Ras脫落，使脫落，使Ras轉變成轉變成GTP結合狀態而活化結合狀態而活化 Company LogoCompany LogoCompany

48、Logo Ras proteinv在許多真核生物細胞中在許多真核生物細胞中，Ras蛋白在蛋白在RTK介導的介導的信號通路中是一個關鍵組分，位于細胞質側。是信號通路中是一個關鍵組分，位于細胞質側。是小的小的GTP結合蛋白，有結合蛋白，有GTPase的活性，結合的活性，結合GTP時為活化狀態，結合時為活化狀態，結合GDP時為失活狀態，時為失活狀態， Ras的的GTP酶活性不強，需要酶活性不強，需要GAP的參與。的參與。 GTP酶活化蛋白酶活化蛋白（GAP）Ras蛋白活化態蛋白活化態 Ras蛋白失活態蛋白失活態 鳥苷酸釋放因子鳥苷酸釋放因子（ Sos ）Company LogoCompany Log

49、oCompany LogovRaf蛋白蛋白 具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性. .又稱又稱MAPKKK.激活有絲分裂原激活蛋白激酶激活有絲分裂原激活蛋白激酶（MAPK)系系統統。 vMAPK系統系統 是一組酶兼底物的蛋白分子，通常由是一組酶兼底物的蛋白分子，通常由三種蛋白激酶的級聯反應構成，種類較多，包括：三種蛋白激酶的級聯反應構成，種類較多，包括：vMAP激酶激酶激酶激酶激酶激酶(MAPKKK)，如，如Raf-1激酶。激酶。vMAP激酶激酶激酶激酶(MAPKK)，如，如MEK1/2。vMAPK，如如ERK1/2。Company LogovMAPK（Mitogen-activa

50、ted protein kinase）又）又稱稱ERK（extracelular signal-regulated kinase） ERK亞家族包括亞家族包括ERK1、ERK2和和ERK3等。等。vERKERK的級聯激活過程的級聯激活過程： Raf（MAPKKK）MEK（MAPKK）ERK（MAPK） Company LogoMAPKKKMAPKKMAPKCompany LogoCompany Logo磷酸化激酶是通過磷酸化激酶是通過ThrThr和和TyrTyr的雙位點同時磷酸化而的雙位點同時磷酸化而被激活被激活Company LogovMAPKMAPK作用機制：被激活后轉移至細胞核內，使一作

51、用機制：被激活后轉移至細胞核內，使一些轉錄因子發生磷酸化，改變細胞內基因表達的狀些轉錄因子發生磷酸化，改變細胞內基因表達的狀態。另外，它也可以使一些其它的酶發生磷酸化使態。另外，它也可以使一些其它的酶發生磷酸化使之活性發生改變。之活性發生改變。vMAPKMAPK家族成員的底物大部分是轉錄因子、蛋白激家族成員的底物大部分是轉錄因子、蛋白激酶等。酶等。 vMAPKMAPK調控的生物學效應：參與多種細胞功能的調調控的生物學效應：參與多種細胞功能的調控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，是多控，尤其是在細胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉導途徑的共同作用部位。種信號轉導途徑的共同作用部位。Com

52、pany Logo EGFR介導的信號轉導過程介導的信號轉導過程Company LogoCompany LogoCompany LogovPKA對通路的負調節作用對通路的負調節作用 提高細胞內提高細胞內cAMP水平、水平、PKA催化催化Ras分子中分子中43ser磷酸化、降低磷酸化、降低Ras與與ATP的親和力、抑制的親和力、抑制Raf的激活。的激活。vPKC對通路的激活調節作用對通路的激活調節作用 活化的活化的PKC增加增加Ras與與ATP的親和力、再激活的親和力、再激活Raf。二、二、Ras-Raf-MAPK通路的調節通路的調節Company LogoCompany LogoCompany

53、 Logov部分生長因子、大部分細胞因子，如干擾素、紅細部分生長因子、大部分細胞因子，如干擾素、紅細胞生成素胞生成素( (EPO) )、粒細胞集落刺激因子和一些白細、粒細胞集落刺激因子和一些白細胞介素等，其受體分子胞介素等，其受體分子缺乏酪氨酸蛋白激酶活性缺乏酪氨酸蛋白激酶活性，但有兩個重要的功能區，但有兩個重要的功能區，其近端有能與非受體型酪其近端有能與非受體型酪氨酸激酶氨酸激酶JAKs相互作用的區域相互作用的區域、遠端則有多個酪氨遠端則有多個酪氨酸殘基、能被活化的酸殘基、能被活化的JAK磷酸化磷酸化。Company LogovJAKs再通過激活再通過激活STAT而最終影響到基因的轉而最終影

54、響到基因的轉錄調節。故將此途徑又稱為錄調節。故將此途徑又稱為JAK-STAT信號轉信號轉導通路。導通路。v由于在由于在JAK-STAT通路中通路中, ,激活后的受體可與不激活后的受體可與不同的同的JAKs和不同的和不同的STAT相結合，因此該途徑相結合，因此該途徑傳導信號傳導信號更具多樣性和靈活性更具多樣性和靈活性。 Company Logov胞外信息分子胞外信息分子 生長因子和細胞因子生長因子和細胞因子v非催化性受體非催化性受體v JAKs (janus kinases)v 信號轉導子和轉錄激動子（信號轉導子和轉錄激動子（信號轉導子和轉錄激信號轉導子和轉錄激動子動子( (signal tra

55、nsductors and activators of transcription STAT)一、一、JAK-STAT途徑基本要素途徑基本要素Company LogovJAKJAK即即Janus Janus KinaseKinase( (兩面神激酶兩面神激酶), ),是一種非受體型酪是一種非受體型酪氨酸蛋白激酶氨酸蛋白激酶(PTK)(PTK)。該族成員有。該族成員有7 7個同源區個同源區(JH17),(JH17),其中其中JH1JH1區為激酶區區為激酶區,JH2,JH2區為偽激酶區。區為偽激酶區。與其它與其它PTKPTK不同不同,JAK,JAK內無內無SrcSrc同源區同源區2(SH2)2(S

56、H2)結構結構, ,因因其既能催化與之相連的細胞因子受體發生其既能催化與之相連的細胞因子受體發生酪氨酸酪氨酸磷酸化磷酸化, ,又能磷酸化多種含特定又能磷酸化多種含特定SH2SH2區的信號分子區的信號分子從而使其從而使其激活激活, ,故稱之為故稱之為Janus-Janus-羅馬神話中前后各有羅馬神話中前后各有一張臉的門神一張臉的門神. .二、二、JAKCompany LogovSTATSTAT即即Signal transducers and activators of Signal transducers and activators of transcription(transcription

57、(信號傳導及轉錄激活因子信號傳導及轉錄激活因子), ),含有含有SH2SH2和和SH3SH3結構域結構域, ,可與特定的含磷酸化酪氨酸的肽段結合。可與特定的含磷酸化酪氨酸的肽段結合。當當STATSTAT被磷酸化后被磷酸化后, ,發生聚合成為活化的轉錄激活發生聚合成為活化的轉錄激活因子形式因子形式, ,進入胞核內與靶基因結合進入胞核內與靶基因結合, ,促進其轉錄促進其轉錄。現在已克隆成功現在已克隆成功4 4種種JAK(JAK13JAK(JAK13和和Tyk2)Tyk2)與與6 6種種STAT(Stat16)STAT(Stat16)。 三、三、 STATCompany Logo信息轉導過程信息轉導

58、過程細胞因子或生長因子細胞因子或生長因子 + R 受體二聚化受體二聚化JAK STAT 基因轉錄活性改變基因轉錄活性改變 細細胞生理功能改變胞生理功能改變Company Logov大部分白細胞介素（大部分白細胞介素（interlukin, IL）受體屬）受體屬于酶偶聯受體。于酶偶聯受體。 通過通過JAK（Janus Kinase）-STAT（signal transducer and activator of transcription）通路轉導信號。通路轉導信號。 細胞內有數種細胞內有數種JAKJAK和數種和數種STATSTAT的亞型存在，的亞型存在，分別轉導不同的白細胞介素的信號。分別轉導

59、不同的白細胞介素的信號。 Company Logo白介素介導的信號轉導通路白介素介導的信號轉導通路Company Logo干擾素誘導調節基因轉錄機制干擾素誘導調節基因轉錄機制Company LogoCompany Logo五、細胞信號轉導過程的特點和規律五、細胞信號轉導過程的特點和規律對于外源信息的反應信號的發生和終止十分迅速；對于外源信息的反應信號的發生和終止十分迅速；信號轉導過程是多級酶反應，具有級聯放大效應；信號轉導過程是多級酶反應，具有級聯放大效應； 細胞信號轉導系統具有一定的通用性；細胞信號轉導系統具有一定的通用性； 不同信號轉導通路之間存在廣泛的信息交流不同信號轉導通路之間存在廣泛

60、的信息交流”（crossing talking）。）。 o 信號轉導途徑和網絡共同的規律和特點：信號轉導途徑和網絡共同的規律和特點：Company LogoCompany LogoCompany LogoCompany Logov 細胞信號轉導系統具有調節細胞增殖、分化、代謝、適應、細胞信號轉導系統具有調節細胞增殖、分化、代謝、適應、防御和凋亡等作用，防御和凋亡等作用，它們的異常與疾病，如腫瘤、心血管它們的異常與疾病，如腫瘤、心血管病、糖尿病、某些神經精神性疾病以及多種遺傳病的發生病、糖尿病、某些神經精神性疾病以及多種遺傳病的發生發展密切相關。發展密切相關。受體和細胞信號轉導分子異常既可以作為