细胞信号通路大全.docx

1 PPAR信号通路：过氧化物酶体增殖物激活受体( PPARs) 是与维甲酸、类固醇和甲状腺激素受体相关的配体激活转录因子超家族核激素受体成员。它们作为脂肪传感器调节脂肪代谢酶的转录。PPARs由PPARα、PPARβ和PPARγ 3种亚型组成。PPARα主要在脂肪酸代谢水平高的组织，如：肝、棕色脂肪、心、肾和骨骼肌表达。他通过调控靶基因的表达而调节机体许多生理功能包括能量代谢、生长发育等。另外，他还通过调节脂质代谢的生物感受器而调节细胞生长、分化与凋亡。PPARa同时也是一种磷酸化蛋白，他受多种磷酸化酶的调节包括丝裂原激活蛋白激酶( ERK-和p38．M APK) ，蛋白激酶A和C( PKA，PKC) ，AM PK和糖原合成酶一3( G SK3) 等调控。调控PPARa生长信号的酶报道有M APK、PKA和G SK3。PPARβ广泛表达于各种组织，而PPAR γ主要局限表达在血和棕色脂肪，其他组织如骨骼肌和心肌有少量表达。PPAR-γ在诸如炎症、动脉粥样硬化、胰岛素抵抗和糖代谢调节，以及肿瘤和肥胖等方面均有着举足轻重的作用，而其众多生物学效应则是通过启动或参与的复杂信号通路予以实现。鉴于目前人们对PPAR—γ信号通路尚不甚清，PPARs通常是通过与9-cis维甲酸受体( RXR)结合实现其转录活性的。 2 MAPK信号通路:mapk简介:丝裂原激活蛋白激酶（mitogen—activated protein kinase，MAPK）是广泛存在于动植物细胞中的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。 作用主要是将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，并引起细胞的生物化学反应（增殖、分化、凋亡、应激等）。 MAPKs家族的亚族 :ERKs（extracellular signal regulated kinase)：包括ERK1、ERK2。生长因子、细胞因子或激素激活此通路，介导细胞增殖、分化。 JNKs(c-Jun N-terminal kinase)包括JNK1、JNK2、JNK3。此亚族成员能使Jun转录因子N末端的两个氨基酸磷酸化而失活，因此称为Jun N末端激酶(JNKs)。物理、化学的因素引起的细胞外环境变化以及致炎细胞因子调节此通路。 P38 MAPKs：丝氨酸/络氨酸激酶，包括p38 α、p38β、p38γ、p38δ。p38 MAP K参与多种细 胞内信息传递过程 ,能对多种细胞外刺激发生反应,可磷酸化其它细胞质蛋白,并能从胞浆移位至细胞核而调节转录因子的活性来改 变基因的表达水平 ,从而介导细胞生长 、 发育、 分化及死亡的全过 程。 ERK5:是一种非典型的MAPK通路，也叫大MAPK通路，只有一个成员。它可被各种刺激因素激活。不仅可以通过磷酸化作用使底物活化，并且通过C端的物理性结合作用激活底物。 3 ERBB信号途径:ErbB 蛋白属于跨膜酪氨酸激酶的 EGF 受体家族成员。ErbB 的命名来源于在禽红白血病 B( v-Erb-B) 发现的 EGF 受体的突变体,因而 EGF 受体 亦称为 “ ErbB1” 。人源 ErbB2 称为HER2, 特指人的 EGF 受体。ErbB 家族的另外两个成员是 ErbB3 和 ErbB4, 它们是通过同源克隆技术被发现的。ErbB2、 ErbB3 和 ErbB4 分别编码相对分子质量为 185 × 103、 160 × 103和 180 × 103的蛋白酪氨酸激酶。 ErbB 受体的结构包括胞外结合区结构域( 含有两个保守的半胱氨酸富集区) 、 一个跨膜结构域、 一个酪氨酸激酶结构域以及 C-末端结构域。ErbB2 的酪氨酸激酶区与 EGF 受体相比有高达 80% 的同源性, 在 总体 上同 源性 达到 50% 。而 且, EGF 受 体、ErbB2 和 ErbB4 在结构上更为相似, 与 ErbB3 则有较大差异。ErbB 蛋白之间需形成同源或异源二聚体后才能与 NRG 结合。ErbB2( HER2/neu) 缺乏能够使其激活配体, NRG1 介导 ErbB2 受体的活化需 ErbB3或 ErbB4 的参与, 形成异源性二聚体, 所以 ErbB2 又称为共受体。ErbB3 虽然能与 NRG 结合, 但是其本身只有很低的激酶活性。在 ErbB2 的协同作用下,这一活性可提高 100 倍。所以 ErbB3 必须依赖异源二聚 体 的 形 成 通 过 反 式 酪 氨 酸 磷 酸 化 激 活。而ERBB4 既可以与 ERBB2、 ERBB3 形成异源二聚体,也可以自身形成 ERBB4/ERBB4 同源二聚体。二聚体的形成并不是一个随机的过程, 如含有 ErbB2 的二聚体倾向于形成 ErbB2/ErbB3 或 ErbB2/ErbB4 异源二聚体, 它们与 NRGs 的亲和力超过了其他类型的二聚体。 与 NRG 结 合后 ErbB 形 成同 源或 者异 源 二聚体, 二聚体细胞内的酪氨酸残基发生自身磷酸化, 触发了一个复杂的连续分子间的相互作用。磷酸化位点可以与一些接头蛋白结合, 如生长因子受体结合蛋白 2、 Shc、 Sos、 磷 脂 酶 Cγ、 磷 脂 酰 肌 醇 3 激 酶( phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K ) 的 p85 亚 基 和Src, 从而引起了下游信号级联反应, 如 PI3K /Akt、 促分裂素原活化蛋白激酶( mitogen-activated protein ki-nases, MAPK) /Ras/Erk1/2、 磷脂酶 Cγ 和成簇黏附激酶, 进而直接改变细胞质中的反应进程和基因表达。其中 MAPK 和 PI3K 信号通路最为重要, 并且两条通路有着相似的作用。 4 泛素—蛋白酶体途径( upp ): 蛋白质的降解是一个精细控制的过程，首先有待降解的蛋白质被一种多肽（称之为泛素）所标记，接着这些蛋白质进入细胞的蛋白酶复合体中，蛋白酶复合体是一个上下有盖的圆桶状酵素，它们如同细胞的垃圾桶，专门负责蛋白质的分解及再循环利用，泛素在这一过程中释出讯号，让蛋白酶复合体分辨出有待降解的蛋白质 泛素—蛋白酶体途径( upp )由泛素( ubiquitin, ub)以及一系列相关的酶组成。除泛素以外还包括4 种酶家族:泛素活化酶( ubiquitin - activating enzyme, E1 ) 、泛素偶连酶( ubiquitin - conjugating enzymes, E2 s)也称泛素载体蛋白( ubiquitin -carrier protein) 、泛素-蛋白连接酶( ubiquitin - ligating enzymes, E3 s)和蛋白酶体(proteasome) 。蛋白的泛素化和去泛素化都需要多种酶介导, upp既有高度底物多样性又具有针对不同调控机制的多样性。 由泛素介导的蛋白水解过程,分为2个阶段。 第一阶段:多个泛素分子与靶蛋白共价结合。首先,泛素经泛素活化酶E1 活化,泛素上76位的Gly与泛素活化酶上特殊的Cys残基形成一个高能硫酯键,并伴有ATP水解; 然后,通过转酯作用,泛素从泛素活化酶转移到泛素结合酶E2 的Cys上,形成泛素结合酶- 泛素;最后,在泛素连接酶E3 参与下,泛素又从泛素结合酶转移到受体蛋白(靶蛋白)的Lys残基上,形成泛素- 靶蛋白,使靶蛋白发生泛素化。多个遍泛素分子重复地附加到靶蛋白上,则形成分枝的多Ub链。泛素共有7个Lys残基,在多聚泛素链结构中,其中一个泛素的C - 末端Gly与相邻的泛素之间通过Lys48、Lys63或Lys29连接。 第二阶段: 靶蛋白在26 s蛋白酶体的作用下,由泛素介导的蛋白水解过程。经泛素活化的底物蛋白被展平后,通过两个狭孔,进入26 s蛋白酶体的催化中心,蛋白降解在20 s蛋白酶体内部发生。进入26 s蛋白酶体的底物蛋白质被多次切割,最后形成3～22个氨基酸残基的小肽。 5 溶酶体:溶酶体是由一个单位膜围成的球状体。主要化学成分为脂类和蛋白质。溶酶体内富含水解酶，由于这些酶的最适pH值为酸性，因而称为酸性水解酶。其中酸性磷酸酶为溶酶体的标志酶。由于溶酶体外面有膜包着，使其中的消化酶被封闭起来，不致损害细胞的其他部分。否则膜一旦破裂，将导致细胞自溶而死亡。溶酶体可分成两种类型：一是初级溶酶体，它是由高尔基囊的边缘膨大而出来的泡状结构，因此它本质上是分泌泡的一种，其中含有种种水解酶。这些酶是在租面内质网的核糖体上合成并转运到高尔基囊的。初级溶酶体的各种酶还没有开始消化作用，处于潜伏状态。二是次级溶酶体，它是吞噬泡和初级溶酶体融合的产物，是正在进行或已经进行消化作用的液泡。有时亦称消化泡。在次级溶酶体中把吞噬泡中的物质消化后剩余物质排出细胞外。吞噬泡有两种，异体吞噬泡和自体吞噬泡，前者吞噬的是外源物质，后者吞噬的是细胞本身的成分。溶酶体第一方面的功能是参与细胞内的正常消化作用。大分子物质经内吞作用进入细胞后，通过溶酶体消化，分解为小分子物质扩散到细胞质中，对细胞起营养作用。第二个方面的作用是自体吞噬作用。溶酶体可以消化细胞内衰老的细胞器，其降解的产物重新被细胞利用。第三个作用是自溶作用。在一定条件下，溶酶体膜破裂，其内的水解酶释放到细胞质中，从而使整个细胞被酶水解、消化，甚至死亡，发生细胞自溶。细胞自溶在个体正常发生过程中有重要作用。如无尾两栖类尾巴的消失等 溶酶体的生物发生:溶酶体的形成是一个相当复杂的过程， 涉及的细胞器有内质网、高尔基体和内体等。比较清楚的是甘露糖-6-磷酸途径（mannose 6-phosphate sorting pathway）：溶酶体的酶类在内质网上起始合成， 跨膜进入内质网的腔， 在顺面高尔基体带上甘露糖6-磷酸标记后在高尔基体反面网络形成溶酶体分泌小泡， 最后还要通过脱磷酸才成为成熟的溶酶体．大多数溶酶体的酶在寡糖链上含有甘露糖， 在顺面高尔基网络转变成甘露糖-6-磷酸。新形成的溶酶体的酶通过高尔基复合体，在高尔基体反面网络与膜受体结合后被包进溶酶体分泌小泡，通过出芽形成自由的分泌泡。通过H+-质子泵调节溶酶体分泌小泡中的pH，使溶酶体的酶同受体脱离，受体再循环， 溶酶体酶脱磷酸后成为成熟的初级溶酶体。 6吞噬体:吞噬体是一类病毒，原指细菌病毒，近年来发现真菌、藻类都有吞噬体。吞噬体体积微小，只有在电子显微镜下才能看见，是一种非细胞结构的生命，只有进入宿主细胞才具有生命特征，并具有寄主专一性。吞噬体结构简单，包括蛋白质外壳和包裹在蛋白质内的遗传物质——一个核酸分子（DNA或RNA）。在遗传上研究得比较清楚的是大肠杆菌的T系吞噬体，其外形一般呈蝌蚪状，只相当于他的寄主大肠杆菌体积的1/1000，每个吞噬体大约是由等量的蛋白质和核酸组成。 吞噬体展示是一种非常有效的体外筛选技术。把一个小肽或蛋白质通过基因工程的方法融合到吞噬体外壳蛋白上，从而使融合蛋白展示在吞噬体颗粒的外部，而编码融合蛋白的DNA则位于病毒颗粒内部。展示在吞噬体外部的蛋白与编码蛋白的DNA之间的这种联系，使得我们可以通过体外筛选的方法来对大量的蛋白变异体进行筛选，并且每个蛋白都能与其相对应的DNA序列联系起来。 　　科学家常把一组编码多肽的随机DNA序列插入吞噬体展示载体，然后就可以形成吞噬体展示文库。在文库中，每个吞噬体只展示一种序列的外源肽链，一个吞噬体展示文库可以展示非常多的外源肽链。 细胞藉内吞作用摄入固体物质的过程称吞噬作用（phagocytosis），被吞噬到细胞质内的膜包小体称吞噬体（phagosome） 7 细胞凋亡:细胞凋亡(apoptosis) , 是由于内外环境变化或死亡信号触发以及在基因调控下所引起的细胞主动死亡过程，这一过程对消除机体内老化和具有潜在性异常生长的细胞,以及保持机体处于稳态(homeostasis)起着重要的作用。由于这种死亡是由基因调控引发的，因此也被称为程序性细胞死亡(programmed cell