【文章內(nèi)容簡介】 family PTK 無活性 Src family PTK PTP P PTK 活化 活化信號 抑制信號 目錄 ? 根據(jù)蛋白磷酸酶所作用的氨基酸殘基而分類： ? 蛋白絲氨酸 /蘇氨酸磷酸酶 ? 蛋白酪氨酸磷酸酶 ? 個別的蛋白磷酸酶具有雙重作用，即可同時作用于酪氨酸和絲 /蘇氨酸殘基。 目錄 （二）許多信號通路涉及蛋白絲 /蘇氨酸激酶的作用 ? 細(xì)胞內(nèi)重要的蛋白絲 /蘇氨酸激酶包括 ? 受環(huán)核苷酸調(diào)控的 PKA和 PKG ? 受 DAG/Ca2+調(diào)控的 PKC ? 受 Ca2+/CaM調(diào)控的 Ca2+/CaMPK ? 受 PIP3調(diào)控的 PKB ? 受絲裂原激活的蛋白激酶 （ mitogen activated protein kinase, MAPK） 。 目錄 1. MAPK調(diào)控細(xì)胞的多種重要的生理功能 ? 哺乳動物細(xì)胞重要的 MAPK亞家族： ? 細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶（ extracellular regulated kinase，ERK） ? cJun N 末端激酶 /應(yīng)激激活的蛋白激酶（ cJun Nterminal kinase/stressactivated protein kinase，JNK/SAPK） ? p38MAPK 目錄 ? ERK參與細(xì)胞增殖與分化的調(diào)控，多種生長因子受體、營養(yǎng)相關(guān)因子受體等都需要 ERK的活化來完成信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。 ? JNK家族是細(xì)胞對各種應(yīng)激原誘導(dǎo)的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵分子，參與細(xì)胞對輻射、滲透壓、溫度變化等的應(yīng)激反應(yīng)。 ? p38MAPK亞家族介導(dǎo)炎癥、凋亡等應(yīng)激反應(yīng)。 目錄 2. MAPK級聯(lián)激活是多種信號通路的中心環(huán)節(jié) ? MAPK上游的兩級信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子也是蛋白激酶 ， 稱為MAPKK（ MAP kinase kinase） 和 MAPKKK（ MAP kinase kinase kinase） 。 ? MAPKK和 MAPK本身也是通過磷酸化修飾而被激活 。 ? 細(xì)胞受到生長因子或其他因素刺激時 ， 其上游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子被依次活化 ， 進(jìn)而將 MAPKKK激活 ， MAPKKK通過磷酸化修飾而激活 MAPKK， 后者再修飾激活 MAPK，從而形成逐級磷酸化的 級聯(lián)激活反應(yīng) 。 目錄 MAPK的級聯(lián)激活 MAPKKK MAPKK MAPK ? Thr Tyr Thr Tyr P P phosphatase off on MAPK 目錄 ? MAPK被激活后轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，使一些轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生磷酸化，改變細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的狀態(tài)。另外，它也可以使一些其它的酶發(fā)生磷酸化使之活性發(fā)生改變。 ? MAPK家族成員的底物大部分是轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶等。 ? MAPK調(diào)控的生物學(xué)效應(yīng)：參與多種細(xì)胞功能的調(diào)控，尤其是在細(xì)胞增殖、分化及凋亡過程中，是多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的共同作用部位。 目錄 ERK途徑包括 RafMEKMAPK級聯(lián)反應(yīng) ? ERK亞家族包括 ERK ERK2和 ERK3等。 ? ERK的級聯(lián)激活過程： Raf（ MAPKKK） MEK（ MAPKK） ERK（ MAPK） 目錄 JNK/SAPK途徑參與應(yīng)激 (反應(yīng) ) ? JNK/SAPK的級聯(lián)激活過程： MEKK（ MAPKKK） JNKK（ MAPKK） JNK/SAPK（ MAPK） 目錄 P38MAPK亞家族介導(dǎo)炎癥、凋亡等應(yīng)激（反應(yīng)） ? P38MAPK的級聯(lián)激活過程： 凋亡信號調(diào)節(jié)激酶 （ apoptosis signal regulating kinase 1， ASK1） （ MAPKKK） MKK3/MKK6（ MAPKK） P38MAPK 目錄 （三）蛋白酪氨酸激酶轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞增殖與分化信號 ? 蛋白質(zhì)酪氨酸激酶 （ Protein Tyrosine kinase， PTK）催化蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸殘基磷酸化 。 ? 酪氨酸磷酸化修飾的蛋白質(zhì)大部分對細(xì)胞增殖具有正向調(diào)節(jié)作用 ， 無論是生長因子作用后正常細(xì)胞的增殖 、 惡性腫瘤細(xì)胞的增殖 ， 還是 T細(xì)胞 、 B細(xì)胞或肥大細(xì)胞的活化都伴隨著瞬間發(fā)生的多種蛋白質(zhì)分子的酪氨酸磷酸化 。 目錄 1. 部分膜受體具有 PTK功能 ? 這些受體被稱為受體型 PTK。 ? 它們在結(jié)構(gòu)上均為單次跨膜蛋白質(zhì) ， 其胞外部分為配體結(jié)合區(qū) ， 中間有跨膜區(qū) ， 細(xì)胞內(nèi)部分含有 PTK的催化結(jié)構(gòu)域 。 ? 受體型 PTK與配體結(jié)合后形成二聚體 ， 同時激活其酶活性 ， 使受體胞內(nèi)部分的酪氨酸殘基磷酸化 （ 自身磷酸化 ） 。 磷酸化的受體募集含有 SH2結(jié)構(gòu)域的信號分子 ， 從而將信號傳遞至下游分子 。 目錄 生長因子類受體屬于 PTK 部分受體型 PTK結(jié)構(gòu)示意圖 目錄 2. 細(xì)胞內(nèi)有多種非受體型的 PTK ? 這些 PTK本身并不是受體 。 ? 有些 PTK是直接與受體結(jié)合 ， 由受體激活而向下游傳遞信號 。 ? 有些則是存在于胞質(zhì)或胞核中 ， 由其上游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子激活 ， 再向下游傳遞信號 。 目錄 基因家族名稱 舉例 細(xì)胞內(nèi)定位 主要功能 SRC家族 Src、 Fyn、Lck、 Lyn等 常與受體結(jié)合存在于質(zhì)膜內(nèi)側(cè) 接受受體傳遞的信號發(fā)生磷酸化而激活，通過催化底物的酪氨酸磷酸化向下游傳遞信號 ZAP70家族 ZAP70、Syk 與受體結(jié)合存在于質(zhì)膜內(nèi)側(cè) 接受 T淋巴細(xì)胞的抗原受體或 B淋巴細(xì)胞的抗原受體的信號 TEC家族 Btk、 Itk、Tec等 存在于細(xì)胞質(zhì) 位于 ZAP70和 Src家族下游接受 T淋巴細(xì)胞的抗原受體或 B淋巴細(xì)胞的抗原受體的信號 JAK家族 JAKJAKJAK3等 與一些白細(xì)胞介素受體結(jié)合存在于質(zhì)膜內(nèi)側(cè) 介導(dǎo)白細(xì)胞介素受體活化信號 核內(nèi) PTK Abl、 Wee 細(xì)胞核 參與轉(zhuǎn)錄過程和細(xì)胞周期的調(diào)節(jié) 非受體型 PTK的主要作用 目錄 三、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白可通過蛋白質(zhì)相互作用傳遞信號 ?信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中有許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子是沒有酶活性的蛋白質(zhì)，它們通過分子間的相互作用被激活、或激活下游分子。 ?這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子主要包括 G蛋白 、 銜接蛋白 和支架蛋白 。 目錄 （一） G蛋白的 GTP/GDP結(jié)合狀態(tài)決定信號的傳遞 ? 鳥苷酸結(jié)合蛋白 （ guanine nucleotide binding protein， G protein） 簡稱 G蛋白 ， 亦稱 GTP結(jié)合蛋白 。 ? 分別結(jié)合 GTP和 GDP時 ， G蛋白處于不同的構(gòu)象 。 ? 結(jié)合 GTP時處于活化形式 ， 能夠與下游分子結(jié)合 ， 并通過別構(gòu)效應(yīng)而激活下游分子 。 ? G蛋白自身均具有 GTP酶活性 ， 可將結(jié)合的GTP水解為 GDP， 回到非活化狀態(tài) ， 停止激活下游分子 。 目錄 ? G蛋白主要有兩大類： ? 三聚體 G蛋白： 與 7次跨膜受體結(jié)合，以 α亞基（ Gα）和 β、 γ亞基 (Gβγ)三聚體的形式存在于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。 ? 低分子量 G蛋白（ 21kD） 目錄 1. 三聚體 G蛋白介導(dǎo) G蛋白偶聯(lián)受體傳遞的信號 α亞基 （ Gα） β、 γ亞基 (Gβγ) 具有多個 功能位點 α亞基具有 GTP酶活性 與受體結(jié)合并受其活化調(diào)節(jié)的部位 βγ亞基結(jié)合部位 GDP/GTP結(jié)合部位 與下游效應(yīng)分子相互作用部位 主要作用是與 α亞基形成復(fù)合體并定位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)； 在哺乳細(xì)胞， βγ亞基也可直接調(diào)節(jié)某些效應(yīng)蛋白。 目錄 ? G蛋白通過 G蛋白偶聯(lián)受體（ G proteincoupled receptors， GPCRs）與各種下游效應(yīng)分子，如離子通道、腺苷酸環(huán)化酶、 PLC聯(lián)系，調(diào)節(jié)各種細(xì)胞功能。 目錄 2. 低分子量 G蛋白是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的轉(zhuǎn)導(dǎo)分子 ? 低分子量 G蛋白（ 21kD），它們在多種細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。 ? Ras是第一個被發(fā)現(xiàn)的小 G蛋白，因此這類蛋白質(zhì)被稱為 Ras超家族。 ? 目前已知的 Ras家族成員已超過 50種，在細(xì)胞內(nèi)分別參與不同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。 目錄 ? 在細(xì)胞中還存在一些調(diào)節(jié)因子，專門控制小 G蛋白活性： ?增強(qiáng)其活性的因子： 如鳥嘌呤核苷酸交換因子（ guanine nucleotide exchange factor， GEF） 和鳥苷酸釋放蛋白 （ guanine nucleotide release protein，GNRP） ； ?降低其活性的因子： 如鳥嘌呤核苷酸解離抑制因子 （ guanine nucleotide dissociation inhibitor，GDI） 和 GTP酶活化蛋白 （ GAP） 等 。 目錄 GAP GTPase activating protein GTP酶活化蛋白 SOS Guanidine exchange factor 鳥苷酸交換因子（ GEF） On GTP off GDP GAP 調(diào)節(jié) Ras蛋白活性的因子 Ras Ras SOS GAP 目錄 （二）銜接蛋白和支架蛋白連接信號通路與網(wǎng)絡(luò) ? 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的一些環(huán)節(jié)是由多種分子聚集形成的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物（ signaling plex） 來完成信號傳遞的。 ? 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物的形成是一個 動態(tài)過程 ，針對不同外源信號，可聚集形成不同成分的復(fù)合物。 ? 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物形成的基礎(chǔ)是 蛋白質(zhì)相互作用 。 ? 蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)則是各種蛋白質(zhì)分子中的蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域（ protein interaction domain） 。 1. 蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)信號通路中蛋白質(zhì)的相互作用 目錄 ? 蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域有如下特點 ： ① 一個信號分子中可含有兩種以上的蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域 ， 因此可同時結(jié)合兩種以上的其他信號分子； ② 同一類蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域可存在于不同的分子中 。 這些結(jié)構(gòu)域的一級結(jié)構(gòu)不同 ， 因此選擇性結(jié)合下游信號分子； ③ 這些結(jié)構(gòu)域沒有催化活性 。 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子中蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域的分布和作用 蛋白激酶 Btk PH TH SH3 SH2 催化區(qū) 銜接蛋白 Grb2 SH3 SH2 SH3 轉(zhuǎn)錄因子 stat DNA 結(jié)合區(qū) SH2 TA 細(xì)胞骨架蛋白 tensin // SH2 PTB 目錄 蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域 縮寫 識別模