2023年信号转导概述（教学课件）.ppt

综述内容包括：综述内容包括：，关键词，文献综述，参考文献，关键词，文献综述，参考文献 综述要求：使用统一试卷纸统招和在职研究生试卷纸不同综述要求：使用统一试卷纸统招和在职研究生试卷纸不同 注明姓名、学号、专业注明姓名、学号、专业 手写手写 交卷时间：统一交卷时间：统一2022.1.4.2022.1.4.教学六楼教学六楼64286428房间，登记房间，登记 考试要求 结合讲授的专题内容和专业研究方向写一篇综述结合讲授的专题内容和专业研究方向写一篇综述“What is popular in research today？-NIH 主要关注疾病：主要关注疾病：癌症癌症cancer 心脑血管病心脑血管病cardiovascular diseases 爱滋病和肝炎等传染病爱滋病和肝炎等传染病 infectious diseases：AIDS，hepatitis 主要研究方向：主要研究方向：细胞周期调控细胞周期调控cell cycle control；细胞凋亡细胞凋亡 cell apoptosis；细胞衰老细胞衰老cellular senescence；信号转导信号转导signal transduction；DNA的损伤与修复的损伤与修复DNA damage and repair 全世界自然科学研究中论文发表最集中的四个领域：全世界自然科学研究中论文发表最集中的四个领域：细胞信号转导细胞信号转导signalsignal transductiontransduction；细胞凋亡细胞凋亡cellcell apoptosisapoptosis；干细胞干细胞stemstem cellcell；基因组与后基因组学研究基因组与后基因组学研究genomegenome andand postpost-genomicgenomic analysisanalysis。Year R ecipient Prize A rea of R esearch 2000 A.Carlsson,P.Greengard,E.Kandel M&P Signal transduction in the nervous system 1999 G.Blobel M&P Signal hypothesis of protein translocation 1998 R.Furchgott,L.Ignarro,F.Murad M&P Role of NO as cellular m essenger 1994 A.Gilm an,M.Rodbell M&P Structure and function of GTP-binding(G)proteins 1992 E.Fischer,E.Krebs M&P Alteration of enzym e activity by phosphorylation/dephosphorylation 1971 E.W.Sutherland M&P Mechanism of horm one action and cyclic AMP Nobel prizes awarded for research in signal transductionNobel prizes awarded for research in signal transduction Year Recipient Prize A rea of Research 2000 A.Carlsson,P.Greengard,E.Kandel M&P Signal transduction in the nervous system 1999 G.Blobel M&P Signal hypothesis of protein translocation 1998 R.Furchgott,L.Ignarro,F.Murad M&P Role of NO as cellular m essenger 1994 A.Gilm an,M.Rodbell M&P Structure and function of GTP-binding(G)proteins 1992 E.Fischer,E.Krebs M&P Alteration of enzym e activity by phosphorylation/dephosphorylation 1971 E.W.Sutherland M&P Mechanism of horm one action and cyclic AMP 2002 S.Brenner,H.R.Horvitz,J.E.Sulston M&P Apoptosis 2001 L.H.Hartwell,R.T.Hunt,P.M.Nurse M&P key regulators of the cell cycle 2004 Richard Axel，Linda B.Buck M&P Smelling mechanism 细胞信号转导概述细胞信号转导概述 生化与分子生物学研究所生化与分子生物学研究所 田克立田克立 2022.112022.11 直接联系直接联系 间隙连接间隙连接 细胞外表分子介导细胞外表分子介导 间接联系间接联系(化学通讯化学通讯)通过化学信号通过化学信号分子的作用分子的作用 细胞间通讯方式细胞间通讯方式 间接联系间接联系 多细胞生物体主要通过分多细胞生物体主要通过分泌各种化学物质，对自身和其泌各种化学物质，对自身和其它细胞的代谢和功能进行调节，它细胞的代谢和功能进行调节，以适应内外环境改变。以适应内外环境改变。根据细根据细胞分泌化学信号分子作用方式胞分泌化学信号分子作用方式或至靶细胞距离的远近，可分或至靶细胞距离的远近，可分为：为：内分泌信号内分泌信号 旁分泌信号旁分泌信号(自分泌信号自分泌信号)神经递质神经递质 外源化学信号分子经过多种相关成分参与的跨细外源化学信号分子经过多种相关成分参与的跨细胞膜的传递，最终引起细胞应答效应，这一过程胞膜的传递，最终引起细胞应答效应，这一过程称为信号转导称为信号转导signal transductionsignal transduction。细胞内多种相关成分通过特异细胞内多种相关成分通过特异 识别和相互作用，连续转换、识别和相互作用，连续转换、传递信号所形成的复杂级联，传递信号所形成的复杂级联，称为信号转导途径称为信号转导途径 signal transduction pathwaysignal transduction pathway。细胞信号转导的一般规律细胞信号转导的一般规律 信号的发生和终止迅速信号的发生和终止迅速 小分子反响；双向都有酶促反响；蛋白变构等小分子反响；双向都有酶促反响；蛋白变构等 级联放大效应级联放大效应 交叉联系；交叉对话交叉联系；交叉对话CROSSCROSS-TALKTALK 胞外信号分子胞外信号分子 受体受体 靶细胞内靶细胞内信号转导级联通路信号转导级联通路 信号转导分子化学变化与激活信号转导分子化学变化与激活(如磷酸化如磷酸化/去磷酸化、多聚体形成等去磷酸化、多聚体形成等)激活的信号转导分子进入胞核激活的信号转导分子进入胞核 改变关键酶活性而调节代谢反响改变关键酶活性而调节代谢反响的速度、方向；调节质膜离子通的速度、方向；调节质膜离子通道或载体蛋白的开放、关闭等。道或载体蛋白的开放、关闭等。进入胞核的信号分子作用于基因转录调控区进入胞核的信号分子作用于基因转录调控区基因表达改变基因表达改变 代谢、增殖、分化、凋亡、应激等细胞效应。代谢、增殖、分化、凋亡、应激等细胞效应。or or loss disease 细胞外信号分子细胞外信号分子 1激素激素:胰岛素胰岛素 2.生长因子生长因子:EGF,PDGF,NGF 3细胞因子：干扰素，细胞因子：干扰素，TNF，白介素，白介素 4神经递质神经递质:乙酰胆碱乙酰胆碱 5.死亡分子死亡分子:FasL 6粘附分子粘附分子:钙粘蛋白钙粘蛋白,凝集素凝集素 7应激信号应激信号:7.7.生物体可接受的多种物理、化学等刺激信号，生物体可接受的多种物理、化学等刺激信号，包括引起视觉、嗅觉、味觉、触觉的光线信号、包括引起视觉、嗅觉、味觉、触觉的光线信号、气味、味道分子等。气味、味道分子等。这些刺激信号这些刺激信号需要再转换为细胞能直接感受的需要再转换为细胞能直接感受的特定化学信号分子，产生细胞应答。特定化学信号分子，产生细胞应答。受体受体receptor 是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之特异结合的生物大分子，它们具有以下相互关联之特异结合的生物大分子，它们具有以下相互关联的功能：的功能：识别和结合：能特异识别并高亲和性地结合配体；识别和结合：能特异识别并高亲和性地结合配体；转导信号：受体转导信号：受体-配体相互作用可启动级联反响，配体相互作用可启动级联反响，将细胞外的信号传递至效应器将细胞外的信号传递至效应器,如酶和离子通道等，如酶和离子通道等，使之发生构象或活性的改变使之发生构象或活性的改变,从而产生一系列相应从而产生一系列相应的生物学效应。的生物学效应。绝大多数受体是蛋白质，个别是糖脂。绝大多数受体是蛋白质，个别是糖脂。受体的分类：受体的分类：膜受体膜受体 G蛋白偶联受体七跨膜蛋白偶联受体七跨膜螺旋受体螺旋受体 单跨膜单跨膜螺旋受体螺旋受体 配体依赖性离子通道受体配体依赖性离子通道受体 胞内受体胞浆，核胞内受体胞浆，核 N-连接的糖基化序列连接的糖基化序列 Asn-X-Ser/Thr 有高度保守的半胱氨酸残基有高度保守的半胱氨酸残基(在在2-AR受体为受体为Cys106 和和Cys184),形成分子内的二硫键，形成分子内的二硫键，维持蛋白质胞外结构域的正确构象，维持蛋白质胞外结构域的正确构象，是是GPCR家族的共同特征。家族的共同特征。C 末端和胞内第三环含有多个末端和胞内第三环含有多个Thr 和和Ser 残基，可被残基，可被PKC、PKA 和和G 蛋白蛋白偶联受体激酶（偶联受体激酶（GRK）磷酸化，与受）磷酸化，与受体失敏、内吞等调节过程有关。体失敏、内吞等调节过程有关。当配体与细胞外表受体结合后，它们的当配体与细胞外表受体结合后，它们的相互作用引起受体构象改变，使之能与相互作用引起受体构象改变，使之能与细胞膜内的细胞膜内的G蛋白相互作用，形成高亲蛋白相互作用，形成高亲和力的配体和力的配体-受体受体-G 蛋白复合体。蛋白复合体。配体包括：生物胺：如肾上腺素、组胺、配体包括：生物胺：如肾上腺素、组胺、5-羟色胺、乙酰胆碱；感觉刺激：如光和羟色胺、乙酰胆碱；感觉刺激：如光和气味；脂类衍生物：前列腺素、白三烯、气味；脂类衍生物：前列腺素、白三烯、血小板活化因子等；肽类：如胰高血糖素血小板活化因子等；肽类：如胰高血糖素、缓激肽、缓激肽、ACTH、甲状旁腺素、甲状旁腺素、血管紧张素血管紧张素和和抗利尿激素抗利尿激素等。等。GPCR PLC AC signal transduction pathway introduced by GPCR -+-R 2-R，M-R 1-R，ET-R Gs Gi Gq cAMP PIP2 IP3 Ca2+released DAG(DG)PKC PKA Target protein Gene transcription Target protein CaM Signal transduction by the 7TM receptor is halted：(1)by dissociation of the signal molecule from the receptor(2)by phosphorylation of the cytoplasmic C-terminal tail of the receptor and the subsequent binding of-arrestin.具有内在酶活性跨膜受体：自身磷酸化，磷酸化其他底物具有内在酶活性跨膜受体：自身磷酸化，磷酸化