細(xì)胞通訊和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(編輯修改稿)
2025-05-27 05:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 子結(jié)合后，激活膜上的 Gq蛋白 (一種 G蛋白 ),然后由 Gq蛋白激活磷酸脂酶 Cβ (phospholipase Cβ, PLC), 將膜上的脂酰肌醇 4,5二磷酸(phosphatidylinositol biphosphate, PIP2)分解為兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)的第二信使：二酰甘油 ( diacylglycerol, DAG)和 1,4,5三磷酸肌醇 (IP3)。 IP3動(dòng)員細(xì)胞內(nèi)鈣庫釋放 Ca2+到細(xì)胞質(zhì)中與鈣調(diào)蛋白結(jié)合，隨后參與一系列的反應(yīng)；而 DAG在 Ca2+的協(xié)同下激活蛋白激酶 C，然后通過蛋白激酶 C引起級聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)行細(xì)胞的應(yīng)答 , 故此將該系統(tǒng)稱為 PKC系統(tǒng) ,或稱為 IP DAG、 Ca2+信號(hào)通路。 ? 系統(tǒng)組成與信號(hào)分子 系統(tǒng)組成： 由三個(gè)成員組成 :受體、 G蛋白和效應(yīng)物。 Gq蛋白也是異源三體 ,其 α亞基上具有 GTP/GDP結(jié)合位點(diǎn) ,作用方式與 cAMP系統(tǒng)中的 G蛋白完全相同。該系統(tǒng)的效應(yīng)物是磷酸肌醇特異的磷脂酶 Cβ(phosphatidylinositolspecific phospholipase Cβ, PIPLCβ),此處的 β表示一種異構(gòu)體。 信號(hào)分子： 與該系統(tǒng)受體結(jié)合的信號(hào)分子有各種激素、神經(jīng)遞質(zhì)和一些 局部介質(zhì)。 信號(hào)分子 靶細(xì)胞 反應(yīng) 腎上腺素 肝細(xì)胞（ α1受體） 糖原裂解 加壓素 肝細(xì)胞 糖原裂解 PDGF 成纖維細(xì)胞 細(xì)胞增殖 乙酰膽堿 平滑?。ǘ鞠墘A性受體） 收縮 凝血酶 血小板 凝結(jié) 表 5. 某些激活磷脂酶 C的信號(hào)分子 ? 第二信使的產(chǎn)生 該途徑有三個(gè)第二信使 :IP DAG、 Ca2+。產(chǎn)生過程包括磷脂酶 C的激活、 IP3/DAG的生成、 Ca2+的釋放。 磷脂酶 Cβ的激活 ：磷脂酶 Cβ相當(dāng)于 cAMP系統(tǒng)中的腺苷酸環(huán)化酶 ,也是膜整合蛋白 ,它的活性受 Gq蛋白調(diào)節(jié)。當(dāng)信號(hào)分子識(shí)別并同受體結(jié)合后，激活 Gq蛋白的亞基。激活的 Gqα亞基通過擴(kuò)散與磷脂酶 Cβ接觸，并將磷脂酶 Cβ激活。 第二信使 IP3/DAG的生成 ：被激活的磷脂酶 Cβ水解質(zhì)膜上的 4， 5二磷酸磷脂酰肌醇 (PIP2)， 產(chǎn)生三磷酸肌醇 (inositol 1， 4， 5triphosphate，IP3)和二酰甘油 (diacylglycerol， DAG) (圖 536)。 IP3 啟動(dòng)第二信使 Ca2+的釋放 由 PIP2水解后產(chǎn)生的 IP3是水溶性的小分子， 它可以離開質(zhì)膜并迅速在胞質(zhì)溶膠中擴(kuò)散。 IP3同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上專一的 IP3受體(IP3 receptor)結(jié)合， 使 IP3門控 Ca2+ 通道打開， 使 Ca2+ 從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來。 ? 蛋白激酶 C的激活 蛋白激酶 C的激活涉及一系列復(fù)雜的反應(yīng)過程，是三種第二信使 共同作用的結(jié)果。 蛋白激酶 C的激活過程及將要引起的應(yīng)答 ? 蛋白激酶 C的作用 蛋白激酶 C是一種細(xì)胞質(zhì)酶 ,在未受刺激的細(xì)胞中 ,PKC主要分布在細(xì)胞質(zhì)中 , 呈非活性構(gòu)象。一旦有第二信使的存在 ,PKC將成為膜結(jié)合的酶，它能激活細(xì)胞質(zhì)中的酶 ,參與生化反應(yīng)的調(diào)控 , 同時(shí)也能作用于細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄因子 , 參與基因表達(dá)的調(diào)控 , 是一種多功能的酶。 對糖代謝的控制： 在肝細(xì)胞中 , 蛋白激酶 C與蛋白激酶 A協(xié)作磷酸化糖原合成酶，抑制葡萄糖聚合酶 (glucosepolymerizing enzyme)的活性 ,促進(jìn)糖原代謝。 對細(xì)胞分化的控制： 肌細(xì)胞生成素是一種轉(zhuǎn)錄因子 ， 在肌細(xì)胞分化中起關(guān)鍵作用 。 在成肌細(xì)胞 (myoblast)中 ， 蛋白激酶 C可使肌細(xì)胞生成素磷酸化 ， 抑制了肌細(xì)胞生成素與 DNA結(jié)合的能力 ， 因而阻止了細(xì)胞分化為肌纖維 。 參與基因表達(dá)調(diào)控： 蛋白激酶 C至少可通過兩種途徑參與基因表達(dá)的控制。 蛋白激酶 C激活特定基因轉(zhuǎn)錄的兩種途徑 ? 第二信使 Ca2+的作用 由 IP3動(dòng)員釋放到細(xì)胞內(nèi)的 Ca2+ 除了參與蛋白激酶 C的激活以外，在細(xì)胞的生命活動(dòng)中還有許多重要作用，包括細(xì)胞分裂、分泌活動(dòng)、內(nèi)吞作用、受精、突觸傳遞、代謝以及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。 細(xì)胞中 Ca2+濃度及其控制 ：細(xì)胞質(zhì)膜中的 Ca2+通道和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的 IP3及 ryanodine受體 Ca2+通道的打開可使胞質(zhì)溶膠中的 Ca2+濃度升高 。細(xì)胞質(zhì)膜中 Ca2+泵、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的 Ca2+泵、細(xì)胞質(zhì)膜中的Na+Ca2+交換泵，以及線粒體中的 Ca2+泵降低胞質(zhì)溶膠中的 Ca2+濃度。 細(xì)胞中 Ca2+濃度的調(diào)節(jié) Ca2+調(diào)蛋白（ calmodulin） ：鈣調(diào)蛋白是真核生物細(xì)胞中的胞質(zhì)溶膠蛋白，由 148個(gè)氨基酸組成單條多肽 ,相對分子質(zhì)量為 。鈣調(diào)蛋白的外形似啞鈴 ,有兩個(gè)球形的末端 ,中間被一個(gè)長而富有彈性的螺旋結(jié)構(gòu)相連 ,每個(gè)末端有兩個(gè) Ca2+ 結(jié)構(gòu)域 ,每個(gè)結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合一個(gè) Ca2+ , 這樣 ,一個(gè)鈣調(diào)蛋白可以結(jié)合 4個(gè) Ca2+ ,鈣調(diào)蛋白與 Ca2+ 結(jié)合后的構(gòu)型相當(dāng)穩(wěn)定。在非刺激的細(xì)胞中鈣調(diào)蛋白 與 Ca2+ 結(jié)合的親和力很低；然而 ,如果由于刺激使細(xì)胞中 Ca2+ 濃度升高時(shí) , Ca2+ 同鈣調(diào)蛋白結(jié)合形成鈣 鈣調(diào)蛋白復(fù)合物(calciumcalmodulin plex),就會(huì)引起鈣調(diào)蛋白構(gòu)型的變化 ,增強(qiáng)了鈣調(diào)蛋白與許多效應(yīng)物結(jié)合的親和力。 鈣調(diào)蛋白的結(jié)構(gòu) ? IP3/DAG/Ca2+信號(hào)的終止 胞質(zhì)溶膠中 IP3的命運(yùn) Ca2+信號(hào)的解除： Ca2+信號(hào)的解除主要是通過降低胞質(zhì)溶膠中的 Ca2+濃度。由 IP3磷酸化生成的四磷酸肌醇參與打開細(xì)胞質(zhì)膜上的 Ca2+ 通道，讓胞外的 Ca2+ (103M)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞質(zhì)中的 Ca2+ 濃度較為持久地升高。胞內(nèi) Ca2+濃度持久升高，會(huì)使鈣調(diào)蛋白活化，活化的鈣調(diào)蛋白與膜 (質(zhì)膜一內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 )上的 Ca2+ATP酶結(jié)合，提高它對 Ca2+的親和力，并使酶的活力提高6～ 7倍， 提高轉(zhuǎn)運(yùn)鈣的能力。通過將胞質(zhì)溶膠中的 Ca2+迅速泵到細(xì)胞外以及泵進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，從而使胞質(zhì)中的 Ca2+濃度迅速恢復(fù)到基態(tài)水平 (107M)，并使激活的CaM蛋白激酶復(fù)合物解離，從而失去活性， 最終使細(xì)胞恢復(fù)到靜息狀態(tài)。 鳥苷酸環(huán)化酶受體與第二信使 cGMP 這種酶聯(lián)受體的特點(diǎn)是 :受體本身就是鳥苷酸環(huán)化酶 ,其細(xì)胞外部分有同信號(hào)分子結(jié)合的位點(diǎn) , 細(xì)胞內(nèi)部分有一個(gè)鳥苷酸環(huán)化酶的催化結(jié)構(gòu)域 , 可催化 GTP生成 cGMP。而 cGMP可激活 cGMP依賴性的蛋白激酶 G(cyclic GMPdependent protein kinas
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