Gladtostudytogetherwithyouall.孫寶騰SubjectedinplantstressphysiologyGraduatedfromLanzhouUniversity1第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)SomesuggestionDon’twastyourtime.Designyourself.Workhardandpayattentiontoeverything.Studyhappilly.2第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第七章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第一節(jié)信號與受體結(jié)合第二節(jié)跨膜信號轉(zhuǎn)換第三節(jié)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)形成網(wǎng)絡(luò)3第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)概念植物生長發(fā)育受基因控制和周圍環(huán)境的調(diào)控。遺傳基因決定代謝和生長發(fā)育的基本模式，而環(huán)境刺激起到很大的調(diào)控作用?！獙O大業(yè)，2001，細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，科學出版社。薛定諤《生命是什么》中指出：生命的本質(zhì)是信息問題。貝時章：生命活動就是物質(zhì)、能量、信息三個量有組織有秩序的活動過程。植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的定義：指細胞耦聯(lián)各種刺激信號與其引起的特定生理效應(yīng)之間的一系列分子反應(yīng)機制。孫大業(yè)指出：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具體內(nèi)容簡言之就是外界環(huán)境刺激因子和胞間通訊信號分子等作用于細胞表面（或胞內(nèi)）受體后，跨膜轉(zhuǎn)換形成胞內(nèi)第二信使，以及經(jīng)過其后的信號途徑組分級聯(lián)傳遞，引起細胞生理反應(yīng)和誘導(dǎo)基因表達的過程。4第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1990‘s后細胞信號系統(tǒng)研究成為熱點Nobel獎：1991，E.Nelzer，BSokmann離子單通道研究1992，Krebs和Fisher糖原代謝中蛋白質(zhì)可逆磷酸化1994，Gilman和RodbellG蛋白研究1998，F(xiàn)urchgott，Ignarro，MuradNO研究2000，Carlsson，Greegard，Kandel腦細胞間信號傳遞5第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的步驟1、信號分子與細胞表面受體的結(jié)合2、跨膜信號轉(zhuǎn)換3、在細胞內(nèi)通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進行信號傳遞、放大和整合4、導(dǎo)致生理生化變化6第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)細胞外質(zhì)膜細胞內(nèi)

G蛋白胞外信號受體連接受體二元組分系統(tǒng)

信號輸入跨膜信號轉(zhuǎn)換胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)信號輸出

植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的模式

蛋白可逆磷酸化、基因表達等反應(yīng)細胞反應(yīng)7第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第一節(jié)信號與受體結(jié)合一,信號(signal)

信息是與物質(zhì)、能量一樣，是基本概念，只能用消息、情報等表示和說明。

信號是物質(zhì)體現(xiàn)形式或物理過程---刺激.包括物理和化學信號.化學信號又稱配體。細胞信號分為胞內(nèi)和胞外信號。P158圖二,

受體（receptor）受體:是指能夠特異地識別并結(jié)合信號,在細胞內(nèi)放大和傳遞信號的物質(zhì).具特異性,高親和力和可逆性.

目前發(fā)現(xiàn)的受體大都是蛋白質(zhì)。8第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞表面受體：位于細胞膜表面，與信號分子結(jié)合后傳遞信息的受體。細胞內(nèi)受體：位于細胞內(nèi)部膜上的受體，可與直接進入細胞內(nèi)的疏水信號分子結(jié)合傳遞信息。細胞表面受體類受體蛋白激酶如光敏色素二元組分系統(tǒng)G蛋白連接受體（GTP結(jié)合蛋白）9第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)ExtracellularCytoplasmicCOOH--NH2i1i2i3e1e2e3TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7

G-protein-coupledreceptors-S-S-BindingofligandsLocationofG10第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第二節(jié)跨膜信號轉(zhuǎn)換

跨膜信號轉(zhuǎn)換：信號與細胞表面受體結(jié)合后，通過受體將信號轉(zhuǎn)導(dǎo)進入細胞內(nèi)的過程。１，GTP結(jié)合調(diào)節(jié)蛋白:具有GTP酶的活性．異源三聚體G蛋白，具α,β,γ三種亞基

小G蛋白，類似與前者的α亞基參與細胞骨架運動、細胞擴大、根毛發(fā)育、細胞極性生長等參與細胞分裂、氣孔運動、花粉管生長等許多生理反應(yīng)11第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)AG-proteinispartofapathwaythatstimulatesAdenylateCyclaseiscalledGs&itsasubunitGsa.

G蛋白介導(dǎo)的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)12第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)ThesequenceofeventsbywhichahormoneactivatescAMPsignaling:1.InitiallyGa

hasboundGDP,andαβ&γsubunits

arecomplexedtogether.13第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)2.

Hormonebindingtoa7-helixreceptor(GPCR)causesaconformationalchangeinthereceptorthatistransmittedtotheGprotein.Thenucleotide-bindingsiteonGabecomesmoreaccessibletothecytosol,where[GTP]>[GDP].

Ga

releasesGDP&bindsGTP(GDP-GTPexchange).

14第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)3.

SubstitutionofGTPforGDPcausesanotherconformationalchangeinGa.Ga-GTPdissociatesfromtheinhibitoryβγcomplex&cannowbindtoandactivateAdenylateCyclase.15第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)4.AdenylateCyclase,activatedby

Ga-GTP,catalyzessynthesisofcAMP.5.ProteinKinaseA(cAMPDependentProteinKinase)catalyzesphosphorylationofvariouscellularproteins,alteringtheiractivity.16第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)２二元組分系統(tǒng)的跨膜信號轉(zhuǎn)換途徑

二元組分受體有兩個基本部分：

感受部分組氨酸蛋白激酶（HPK）（Hisproteinkinase）激酶部分（His磷酸化）

反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白（RR）（Pi基團）接受Pi部分（有ASP殘基，可磷酸化）信號輸出部分（可將信號傳遞給下游組分如轉(zhuǎn)錄因子）17第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第三節(jié)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)形成網(wǎng)絡(luò)一般胞外信號稱為初級信號胞外信號轉(zhuǎn)化成細胞內(nèi)的信號稱為第二信使

如Ca、cAMP、cGMP、H＋、Vc、GSH、H2O2一，Ca2+/CaM在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用

1、Ｃa2+：鈣庫中Ca比胞質(zhì)中多2－5數(shù)量級

Ca2+的內(nèi)流和外運２、Ca結(jié)合蛋白：CaM（calmodulin）、鈣依賴型蛋白激酶（calciumdependentprotein，CDPK)

CaM：是一種耐熱的球蛋白，存在與細胞內(nèi)外，作用方式兩種：直接與靶酶結(jié)合；或與Ca結(jié)合后形成CaM·Ca2+,再與靶酶結(jié)合。

CaM的靶酶有Ca-ATPase、Ca2+通道、NAD激酶、蛋白激酶等。18第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)二、IP３/DAG在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用PIP2（磷脂酰肌醇－4，5－二磷酸）是膜上的一種肌醇磷脂，在磷脂酶C催化下水解形成IP3（三磷酸肌醇）和DAG（二酯酰甘油）。IP3為水溶性，可與胞內(nèi)鈣庫（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或液泡）膜上IP3依賴的Ca2+通道結(jié)合，使Ca2+釋放到胞質(zhì)而傳遞信號，此途徑稱為IP3-Ca2+信號通路。DAG為脂溶性，在膜上結(jié)合活化蛋白激酶（PKC），PKC繼而活化其他激酶（Ｇ蛋白、磷脂酶Ｃ等），進而引起生理生化反應(yīng)。此途徑稱DAG/PKC信號途徑。胞外信號引發(fā)以上兩條信號通路的信號系統(tǒng)稱雙信號系統(tǒng)。19第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)DAG20第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)三，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的蛋白質(zhì)可逆磷酸化

nNTP

蛋白激酶

nNDP蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)－nＰi

nPi蛋白磷酸酶HO

Ca可調(diào)節(jié)PK和PP活性從而傳遞信號。

促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)途徑是蛋白質(zhì)磷酸化的一個普遍反應(yīng)方式。21第7章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(一)蛋白激酶分為三類：