【正文】 cAMP—PKA途徑活化v 信號分子與受體結(jié)合，引起受體構(gòu)象變化v 受體活化G蛋白（結(jié)合GTP，α與βγ解離）v 活化后的G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶（AC）v AC催化ATP生成cAMP（環(huán)腺苷酸）v cAMP活化PKA（依賴cAMP的蛋白激酶）v PKA使目標蛋白磷酸化，調(diào)節(jié)代謝酶的活性或調(diào)節(jié)基因的表達⑶ PKA的靶蛋白：①磷酸化酶激酶其磷酸化對象是糖原磷酸化酶，后者被激活后使糖原分解； ②糖原合成酶磷酸化后活性被抑制，從而阻斷糖原合成。正是由于PKA的雙重作用，保證了骨骼肌細胞中可供利用的葡萄糖含量達到最大值。4 細胞核內(nèi)受cAMP、PKA誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)，都存在著一個由8個堿基組成的共同序列，TGACGTCA，稱為 cAMP效應(yīng)元件（CRE），能識別并結(jié)合CRE的是一種特異的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子—CRE結(jié)合蛋白（CREB）。CREB上133位Ser殘基被PKA磷酸化時，CREB就活化了，從而激活這些基因的轉(zhuǎn)錄。⑸ AC—cAMP—PKA 途徑失活v 信息分子與受體解離，受體失活v G蛋白失活（GTP被水解成GDP，αβγ亞基重新聚合）v AC失活v cAMP被磷酸二酯酶水解v 蛋白磷酸酶使磷酸化蛋白失活v 反饋調(diào)節(jié)v bARK（βAR激酶）與其底物barrestin的調(diào)節(jié)作用⑹ GPCR受體的反饋調(diào)節(jié)v 當(dāng)GPCR受體暴露在高濃度的激素中幾小時后，受體胞內(nèi)域的幾個Ser/Thr殘基將被PKA磷酸化。v 磷酸化的GPCR可以與配體結(jié)合，但激活A(yù)C的能力下降，這稱為受體的鈍化。v 這種終產(chǎn)物（PKA）抑制途徑第一步反應(yīng)（GPCR）的機制，稱為反饋抑制。由于PKA可磷酸化多種GPCR，因此一種激素可導(dǎo)致多種GPCR的鈍化，稱為異源鈍化（heterologous desensitization）。血管緊張素Ⅱ受體通過PLC—IP/DAG—PKC通路轉(zhuǎn)導(dǎo)信號——TSH、NE、ADH⑴ 磷脂酰肌醇途徑IP3 –Ca2+途徑① 信號分子與受體結(jié)合，引起受體構(gòu)象變化② 受體活化G蛋白（結(jié)合GTP，α與βγ解離）③ 活化后的G蛋白激活PLC④ PLC（磷脂酶C）水解PIP2（磷酯酰肌醇二磷酸）生成IP3 和DG（即DAG，二酰甘油）⑤ IP3 （三磷酸肌醇）使鈣通道打開，細胞內(nèi)Ca2+升高⑥ Ca2+與CaM結(jié)合，激活Ca2+CaM依賴的蛋白激酶 （CaM，calmodulin鈣調(diào)蛋白）⑦ Ca2+CaM依賴的蛋白激酶使目標蛋白磷酸化。⑵ Ca2+CaM依賴的蛋白激酶 的作用v 調(diào)節(jié)PKA的活性：CaM激酶既能激活腺苷環(huán)化酶又能激活磷酸二酯酶，即它既加速cAMP的生成又加速cAMP的降解，使信息迅速傳至細胞內(nèi)，又迅速消失。v 激活胰島素受體的酪氨酸蛋白激酶活性。v 激活肌球蛋白輕鏈激酶，促使肌球蛋白磷酸化，引起血管收縮。⑶ PKC途徑① 信號分子與受體結(jié)合，引起受體構(gòu)象變化② 受體活化G蛋白（結(jié)合GTP，α與βγ解離）③ 活化后的G蛋白激活PLC④ PLC水解PIP2生成IP3 和DG⑤ DG與Ca2+共同活化PKC⑥ PKC使目標蛋白磷酸化⑷ PKCv PKC廣泛地存在于機體的組織細胞內(nèi)，目前已發(fā)現(xiàn)12種PKC同工酶，它們對機體的代謝、基因表達、細胞分化和增殖起作用。v PKC被激活后可引起一系列靶蛋白的Ser / Thr發(fā)生磷酸化級聯(lián)反應(yīng)。靶蛋白包括質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶，從而調(diào)節(jié)細胞代謝。v PKC能使立早基因（immediate－early gene）的反式作用因子磷酸化，加速立早基因的表達。立早基因多數(shù)為細胞原癌基因。最終活化晚期反應(yīng)基因并導(dǎo)致細胞增生或核型變化。促癌劑佛波酯（phorbol ester）正是作為PKC的強激活劑而引起細胞持續(xù)增生，誘導(dǎo)癌變。PKG途徑——心納素、NOv PKG即cGMP依賴性蛋白激酶，cGMP是PKG的變構(gòu)激活劑。PKG在腦組織和平滑肌中含量較豐富。 cGMP由cGMP磷酸二酯酶降解、失活。六、單次跨膜受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 酶偶聯(lián)受體：指那些受體自身具有酶活性，或者自身沒有酶活性，但與酶分子結(jié)合存在的一類受體，主要是生長因子和細胞因子的受體。這些受體大多為只有1個跨膜區(qū)段的糖蛋白，亦稱為單跨膜受體。 酶偶聯(lián)受體的分類① 酪氨酸蛋白激酶，專門催化底物蛋白肽鏈中的酪氨酸殘基的磷酸化；② 受體酪氨酸蛋白磷酸酶，水解酪氨酸殘基上的磷酸基團；③ 受體絲／蘇氨酸蛋白激酶，主要催化底物蛋白肽鏈中的絲氨酸、蘇氨酸殘基的磷酸化；④ 有的還與受體鳥苷酸環(huán)化酶相偶聯(lián)，當(dāng)受體與配體結(jié)合后可催化產(chǎn)生環(huán)鳥苷酸(cGMP)。 胰島素受體（IR）介導(dǎo)的IRS1－Ras－MAPK信號通路①配體與受體的結(jié)合導(dǎo)致受體變?yōu)槎垠w結(jié)構(gòu)，進而導(dǎo)致其發(fā)生自身磷酸化，并磷酸化IRS1蛋白； ②IRS1可結(jié)合接頭蛋白Grb2，進而結(jié)合并活化正調(diào)控分子SOS（GEF的一種）；③ SOS促使Ras釋放GDP并結(jié)合GTP，使Ras激活，然后激活的Ras脫離SOS蛋白。④ MAPK級聯(lián)激活，可磷酸化各種激酶和轉(zhuǎn)錄因子，激活某些基因的表達，如立早基因cfos等。⑤MAPK包含許多家族成員，如哺乳動物的ERK、JNK、p38K等蛋白家族，或酵母的FusKss1等。受體酪氨酸激酶（RTK）途徑v 信息分子與受體結(jié)合，引起受體二聚化v 受體發(fā)生自身磷酸化，激活受體本身所具有的酪氨酸蛋白激酶活性。v 酪氨酸蛋白激酶使下游目標蛋白磷酸化，引起一系列級聯(lián)反應(yīng)，如TPKGrb2SOSrasraf（MAPKKK）MEK（MAPKK）ERK1（MAPK）。IR介導(dǎo)的IRS1－PI3K－PKB信號通路——胰島素、生長激素、EPO、表皮生長因子p PKB是原癌基因cakt產(chǎn)物，能被PDGF、IGF、EGF、Insulin、FGF等激活。終效應(yīng)是細胞內(nèi)的糖原合成增加。配體和受體結(jié)合后的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)主要步驟包括：① PI3K的p85亞單位通過SH2結(jié)構(gòu)域與發(fā)生了酪氨酸磷酸化的IRS1結(jié)合，p110催化亞單位激活② PI3K可催化細胞質(zhì)膜中的PIP2生成PIP3（磷脂酰肌醇3，4，5三磷酸）③ PIP3可結(jié)合到PKB的PH結(jié)構(gòu)域上，使PKB轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜內(nèi)側(cè)，在質(zhì)膜中被另一種蛋白激酶PDK1磷酸化而活化④ PKB可磷酸化多種蛋白，介導(dǎo)代謝調(diào)節(jié)、細胞存活等效應(yīng)。γ干擾素、白介素受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路——JAKSTAT：細胞因子受體途徑 JAK（Janus kinase）是一類胞漿酪氨酸（Tyr）激酶，不同的JAK轉(zhuǎn)導(dǎo)不同細胞因子受體的信號。 STAT（signal transducer and activator of transcription，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子與轉(zhuǎn)錄激動子）是JAK的底物，☆ 信號途徑① 配體與受體的結(jié)合導(dǎo)致受體變?yōu)槎垠w，并使JAK磷酸化而激活；② JAK使受體磷酸化，產(chǎn)生磷酸化Tyr位點；③ STAT分子中都有一個SH2結(jié)構(gòu)域，可識別并結(jié)合在發(fā)生了酪氨酸磷酸化的細胞因子受體上，促進了STAT被JAK磷酸化的反應(yīng)；④ 磷酸化的STAT形成同源二聚體，轉(zhuǎn)運入核，作為轉(zhuǎn)錄因子激活相關(guān)基因表達，進而改變靶細胞的增殖與分化。TNFα受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路——核因子kB（NFkB）途徑☆ 信號途徑① 在無刺激時， NFkB（p65/p50二聚體）與IkB（NFkB抑制蛋白）結(jié)合，保持無活性狀態(tài)；② 炎癥因子（ILTNFa等）、電離輻射等可激活I(lǐng)kB激酶，使IkB磷酸化；③ 磷酸化的IkB結(jié)合E3泛素蛋白連接酶，而被蛋白酶體水解，NFkB活化；④ 活化的NFkB進入細胞核，作用于NFkB結(jié)合增強子元件，影響多種細胞因子、粘附因子、免疫受體、急性時相蛋白、應(yīng)激反應(yīng)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)化生長因子β受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路TGFΒ受體 TGFβ有三種受體，RI、RII、RIII，分子量58280kDa，其中RI、RII是二聚體蛋白，有絲/蘇氨酸激酶活性，而RIII是蛋白聚糖，又稱b聚糖（bglycan）。 RII是持續(xù)磷酸化的，當(dāng)結(jié)合RI時能磷酸化RI，使之激活。SMAD蛋白 TGFβ控制的下游轉(zhuǎn)錄因子稱為Smads，可分為三類：受體調(diào)控型Smads（RSmads）、輔助型Smads（coSmads）和抑制/拮抗型Smads（ISmads）。 配體結(jié)合使受體活化 活化的受體使RSmad磷酸化 coSmad與RSmad形成異源寡聚體，并進入細胞核 Smad與相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，激活基因表達當(dāng)TGFb途徑受抑制時，可導(dǎo)致細胞的異常增生與轉(zhuǎn)移總結(jié)：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和網(wǎng)絡(luò)運行存在的共同規(guī)律和特點① 細胞對于外源信息反應(yīng)時信號的產(chǎn)生和終止均十分迅速② 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程具有級聯(lián)放大效應(yīng)，以保證細胞反應(yīng)敏感性③ 一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑常常為不同的受體公用④ 不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之間存在廣泛的交流形成網(wǎng)絡(luò)不同信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的交叉聯(lián)系 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)實際上是一個網(wǎng)絡(luò)，各條轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并不是獨立存在而互不相關(guān)，而是相互聯(lián)絡(luò)，一條通路的激活可以啟動或活化另一通路，也可以抑制另一通路，這是所謂信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的“串話（cross talking）”。這對各條信號通路間的平衡和細胞的正?；顒泳哂惺种匾囊饬x。 七、細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能與醫(yī)學(xué)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的結(jié)構(gòu)改變是許多疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)v 家族性高膽固醇血癥、非胰島素依賴性糖尿病等是由于受體表達減少或功能異常v 霍亂、白日咳與G蛋白異常有關(guān)v 某些甲亢是由于TSH受體持續(xù)活化v 癌癥與生長因子信息傳導(dǎo)通路中一些分子的異常活化有關(guān)。細胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究方法v 測定相應(yīng)的信息分子，尤其是第二信使如： cAMP、cGMP、IPDG、CaM、Ca2+等v 測定蛋白激酶的含量：PKA、PKB、PKC、TPK等，采取RTPCR、Westblotting、ELISA等v 測定蛋白激酶活性：ELISA第十章 細胞增生和凋亡的分子機制 一、生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號細胞周期進程是細胞增生的分子機制細胞周期：大多數(shù)真核細胞經(jīng)過一系列有序事件，使體細胞體積增大，染色體復(fù)制，并且分裂成兩個各含有一套完整的染色體的子代細胞。根據(jù)細胞周期中細胞的生化、形態(tài)和細胞DNA含量的差別可將細胞周期分為四個時期，按順序分別為：GS期、G2期、M期。前三期合在一起稱間期（interphase），主要特征是蛋白質(zhì)合成旺盛，DNA復(fù)制，使2n的G1期細胞經(jīng)過S期DNA復(fù)制，成為4n的G2期細胞，細胞體積增大，故稱生長。M期特征：細胞分裂，4n的細胞分裂為2個2n的G1期細胞。兩個細胞周期轉(zhuǎn)折：G1S轉(zhuǎn)折、G2M轉(zhuǎn)折細胞周期中的關(guān)卡是調(diào)控細胞周期的位點 4個關(guān)卡（checkpoint）：G1晚期的限制點（restrictions point） G1S轉(zhuǎn)折和G2M轉(zhuǎn)折的DNA損傷關(guān)卡 細胞離開M期進入G1期的有絲分裂中期關(guān)卡（或稱紡錘體組裝關(guān)卡）二、有許多蛋白質(zhì)參與調(diào)控細胞周期進程細胞周期調(diào)控蛋白分類：l 周期蛋白（cyclin）l 周期蛋白依賴性激酶（Cdk）l 周期蛋白周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI）l RB及E2FDP1轉(zhuǎn)錄因子l 調(diào)節(jié)Cdk磷酸化和去磷酸化的蛋白激酶和磷酸酶l 泛素（ubiquitin）和是蛋白質(zhì)泛素化（ubiquitination）周期蛋白和周期蛋白依賴性激酶復(fù)合物驅(qū)動細胞周期進程周期蛋白：一類調(diào)控細胞周期的異二聚體蛋白激酶的調(diào)節(jié)亞單位，含量隨著不同細胞周期時期升高和降低的蛋白質(zhì)。分為D、E、A、B等 Cdk：為催化亞基，單獨存在的Cdk無活性，與相應(yīng)的周期蛋白結(jié)合后變構(gòu)，并被磷酸化和去磷酸化調(diào)控才能在有活性和無活性狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。分為1。 周期蛋白B和CDk1的復(fù)合物又稱成熟促進因子（MPF）。CKI抑制Cdk及周期蛋白Cdk復(fù)合物的活性Cdk抑制物（CKI）有兩類：l Cdk4和Cdk6抑制因子家族，主要特意地識別和結(jié)合Cdk4或Cdk6，抑制周期蛋白D與Cdk4或Cdk6的結(jié)合，其次也能與它們的復(fù)合物（D Cdk4/6）結(jié)合，抑制Cdk4/6利用ATP磷酸化底物。l Cip/Kip（細胞因子誘導(dǎo)的蛋白/蛋白激酶相互作用蛋白）家族是細胞接收到接觸抑制、DNA損傷、低氧及某些細胞因子等信號后的產(chǎn)物，主要功能是和細胞周期 Cdk復(fù)合物結(jié)合，抑制它們的活性。Rb蛋白與轉(zhuǎn)錄因子E2FDP1的結(jié)合對G1期進展產(chǎn)生負調(diào)節(jié)作用使Cdk磷酸化和去磷酸化的酶也調(diào)節(jié)Cdk活性組蛋白1P→染色體致密化核纖維蛋白P→核膜解體肌球蛋白P→紡錘體形成泛素蛋白酶體介導(dǎo)蛋白質(zhì)降解也起調(diào)節(jié)細胞周期的作用 三、調(diào)控蛋白協(xié)同作用控制細胞周期Cdk4/6和Cdk2的活化是限制點處調(diào)控的關(guān)鍵因素 周期蛋白D最早出現(xiàn)于G1中期，在G1晚期達到高峰。 周期蛋白E最早出現(xiàn)于G1晚期，在G1S轉(zhuǎn)折處含量最高。 周期蛋白D和E分別與Cdk4/6和Cdk2形成復(fù)合物，它們使RB磷酸化而釋放轉(zhuǎn)錄因子E2FDP1，使靶基因轉(zhuǎn)錄，此時細胞不再依賴生長因子，通過限制點。 靶基因的表達使細胞做好DNA復(fù)制準備，細胞通過G1S轉(zhuǎn)折，DNA復(fù)制起始，進入S期。 周期蛋白D和E先后經(jīng)SCF復(fù)合物多泛素化而降解。Cdk1活化是G2M關(guān)卡