第二节细胞的跨膜信号传递功能 跨膜信号转导概念的提出 不同形式的细胞接受不同的外来信号的刺激并引起相 应的反应时存在着明显的共性: 信号通常不进入细胞或直接影响细胞内过程,先作用 于细胞表面(类固醇激素和甲状腺素除外,通过膜蛋白 的变构,以新的信号形式传递到膜内,引发细胞功能改变 跨膜信号转导( transmembrane signal transduction) 跨膜信号传递( transmembrane signaling) 信号和细胞反应形式多种但传导过程都是通过少数 几类方式或途径实现的
第二节 细胞的跨膜信号传递功能 一、跨膜信号转导概念的提出 不同形式的细胞接受不同的外来信号的刺激并引起相 应的反应时,存在着明显的共性: • 信号通常不进入细胞或直接影响细胞内过程, 先作用 于细胞表面(类固醇激素和甲状腺素除外),通过膜蛋白 的变构,以新的信号形式传递到膜内,引发细胞功能改变. 跨膜信号转导(transmembrane signal transduction) 跨膜信号传递(transmembrane signaling) • 信号和细胞反应形式多种,但传导过程都是通过少数 几类方式或途径实现的
几种主要的跨膜信号转导方式 (一)通过离子通道蛋白质完成的跨膜信号转导 配体门控通道(iand- gated channels) Ligand- Plasma membrane Cytosol Facilitated diffusion through a ligand-gated channel
二、几种主要的跨膜信号转导方式 (一) 通过离子通道蛋白质完成的跨膜信号转导 • 配体门控通道(Ligand-gated channels)
N-型乙酰胆碱受体(N- type Acetylcholine Receptor) 促离子型受体( ionotropic receptor) 四种亚单位组成的五聚体; 除Ach外,还可选择性地与烟碱( nicotine)结合 开放时允许Na内流和少量K外流 acetylcholine binding sIte lipid channel bilayer 4 nm CYTOSOL gate
N-型 乙酰胆碱受体 (N-type Acetylcholine Receptor ) 促离子型受体(ionotropic receptor) 四种亚单位组成的五聚体; 除Ach外,还可选择性地与烟碱(nicotine)结合,; 开放时允许Na+内流和少量K +外流
电压门控通道( voltage- gated channe1) aca Cy1pasnK s4 chard K lu时
• 电压门控通道 (voltage-gated channel) Na+ ,Ca+ K+
机械门控通道( mechanically channe1) ligand-gated igand-gated extracellular (intracellular gated ligand) ligand) CLOSED OPEN S CYTOSOL
• 机械门控通道 (mechanically channel)
二)由膜的特异受体蛋白、G蛋白和膜的效应酶组成的 跨膜信号传递系统 受体 近100种结构类似7个α-螺旋跨膜段/ G-protein-coupled N末端在胞外识别与结合部位常为第7 Metabotropic ∝-螺旋段 由、B3个亚单位组成,a亚单位为 G-蛋白 催化亚单位.按α亚单位效应等不同,分类 Gi/Gs/G0/Gt/q等 效应器酶 生成cAMP的腺苷酸环化酶,产生 CAMP IP3. DG IP3/DG的磷脂酶C等 蛋白激酶A,C 底物蛋白磷酸化-丝 氨酸、苏氨酸残基
(二) 由膜的特异受体蛋白、G蛋白和膜的效应酶组成的 跨膜信号传递系统 受体 G-protein-coupled Metabotropic G-蛋白 效应器酶 cAMP, IP3, DG 蛋白激酶A, C 底物蛋白磷酸化-丝 氨酸、苏氨酸残基 近100种结构类似7个-螺旋跨膜段/ N-末端在胞外/识别与结合部位常为第7 -螺旋段 由、、 3个亚单位组成, 亚单位为 催化亚单位. 按亚单位效应等不同，分类： Gi / Gs / G0 / Gt / Gq 等 生成cAMP的腺苷酸环化酶, 产生 IP3/DG的磷脂酶C等
膜效应器酶 受体蛋白 第二信使前体 2 β G-蛋白 5 第二信使 离子通道 蛋白激 及其他 图2-9由膜受体G-蛋白膜效应器酶组成的 跨膜信号传递系统和第二信使类物质的生成
受体的分型和亚型 lon-channel linked Intracellular proteIn-inκed receptor receptor Enzyme-linked receptor
受体的分型和亚型
三)由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导 酪氨醇激酶受体( tyrosine receptor) 一个α-螺旋, 个较短的膜内肽段; 没有G蛋白参与; 也无胞浆中的第二信 使和蛋白激酶参与; 磷酸化位点是底物 蛋白的酪氨酸残基 STAT STAT Nuclear transcri phosphorylated by STAT
酪氨酸激酶受体(tyrosine receptor) : • 一个-螺旋, 一个较短的膜内肽段; • 没有G-蛋白参与; • 也无胞浆中的第二信 使和蛋白激酶参与; • 磷酸化位点是底物 蛋白的酪氨酸残基. (三) 由酪氨酸激酶受体完成的跨膜信号转导
三、跨膜信号转导和原癌基因 原癌基肉 (cellular proto- oncogene 染色体中决定与跨膜信号转导有关蛋白质如受体、G蛋白 生长因子和蛋白激酶等的一类基因它们的碱基排列顺序与能 引起动物肿瘤的病毒DNA的碱基排列顺序相一致.它们的 变异可致遗传性疾病. 细胞膜变化和第二信使可以激活其中的一类快速基因,其 表达的蛋白质进入核内后诱导其他基因表达如受体、酶等蛋 白质 外界信号可以引起细胞的快速、即时反应,也可通过蛋白 分子的合成等,引起细胞的长时程改变
三、跨膜信号转导和原癌基因 原癌基因 (cellular proto-oncogene): 染色体中决定与跨膜信号转导有关蛋白质如受体、G-蛋白、 生长因子和蛋白激酶等的一类基因. 它们的碱基排列顺序与能 引起动物肿瘤的病毒DNA的碱基排列顺序相一致. 它们的 变异可致遗传性疾病. 细胞膜变化和第二信使可以激活其中的一类快速基因, 其 表达的蛋白质进入核内后诱导其他基因表达如受体、酶等蛋 白质. 外界信号可以引起细胞的快速、即时反应, 也可通过蛋白 分子的合成等,引起细胞的长时程改变