细胞通信(2)

2020-05-09 09:12

有光时cGMP浓度下降的负效应起传递光刺激的作用。

光信号→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激活→胞内cGMP减少→Na+离子通道关闭→离子浓度下降→膜超极化→神经递质释放减少→视觉反应。 视紫红质(rhodopsin, Rh)为7次跨膜蛋白,由视蛋白和视黄醛组成。 G蛋白偶联型受体的钝化 细胞通过受体钝化适应持续刺激: ①受体失活(receptor inactivation); ②受体隐蔽(receptor sequestration); ③受体下行调节(receptor down-regulation)。

小G蛋白(Small G Protein)因分子量只有20~30KD而得名,同样具有GTP酶活性,起分子开关作用。

类型:Ras、Rho、SEC4、YPT1、微管蛋白β亚基。

特点:结合GTP活化、GTP水解成为GDP时(自身为GTP酶)则回复到非活化状态。其功能与Gα类似。

调节因子:鸟苷酸交换因子(GEF)、鸟苷酸解离抑制因子(GDI)、GTP酶活化蛋白(GAP)等。 (四)小G蛋白 分为两种情况:

本身具有激酶活性,如EGF,PDGF,CSF等的受体;

本身没有酶活性,但可以连接非受体酪氨酸激酶,如细胞因子受体超家族。 已知六类:①受体酪氨酸激酶、②受体丝氨酸/苏氨酸激酶、③受体酪氨酸磷脂酶、④ 酪氨酸激酶连接的受体、⑤受体鸟苷酸环化酶、⑥组氨酸激酶连接的受体(与细菌的趋化性有关)。

三、酶耦联型受体 enzyme linked receptor 酶偶联型受体的共同点: ①单次跨膜蛋白;

② 接受配体后发生二聚化,起动下游信号转导。 (一)受体酪氨酸激酶 1、酪氨酸激酶

①胞质酪氨酸激酶:如Src、Tec、ZAP70、JAK; ②核内酪氨酸激酶:如:Abl、Wee;

③受体酪氨酸激酶(RPTKs) :为单次跨膜蛋白,配体(如EGF) 与受体结合。导致二聚化,二聚体内彼此相互磷酸化胞内段酪氨酸残基。 2、信号分子间的识别结构域

①SH2结构域(Src Homology 2 结构域):介导信号分子与含磷酸酪氨酸蛋白分子的结合。

②SH3结构域(Src Homology 3 结构域):介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子的结合。

③PH结构域(Pleckstrin Homology 结构域):与磷脂类分子PIP2、PIP3、IP3等结合。

受体酪氨酸激酶介导的信号途径主要有RAS途径、PI3K途径、磷脂酰肌醇途径等。

RPTK结合信号分子,形成二聚体,并发生自磷酸化,活化的RPTK激活RAS,RAS引起蛋白激酶的磷酸化级联反应, 最终激活有丝分裂原活化蛋白激酶( mitogenactivated protein kinase,MAPK),活化的MAPK进入细胞核,可使许多底物蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化,如将Elk-1激活,促进c-fos,c-jun的表达。 3、RAS信号途径

RPTK-Ras信号途径可概括如下:

配体→RPTK→adaptor→GEF→Ras→Raf(MAPKKK)→MAPKK→MAPK→进入细胞核→转录因子→基因表达。

Ras释放GDP需要鸟苷酸交换因子(GEF,如Sos)参与; Sos有SH3结构域,但没有SH2结构域,不能直接和受体结合,需要接头蛋白(如Grb2)的连接。

Ras的GTP酶活性不强,需要GAP的参与。

配体是转化生长因子-βs。(transforming growth factor-βs,TGF-βs。)家族成员。包括TGF-β1-5。

依细胞类型不同,可抑制细胞增殖、刺激胞外基质合成、刺激骨骼的形成、通过趋化性吸引细胞、作为胚胎发育过程中的诱导信号等。 (二)受体丝氨酸/苏氨酸激酶

可以使特异的胞内信号蛋白的磷酸酪氨酸残基去磷酸化,其作用是控制磷酸酪氨酸残基的寿命,使静止细胞具有较低的磷酸酪氨酸残基的水平。 与酪氨酸激酶一起协同工作,如参与细胞周期调控。 白细胞表面的CD45属这类受体,对具体配体尚不了解。 和酪氨酸激酶一样存在胞质酪氨酸磷酯酶。 (三)受体酪氨酸磷酯酶

分布在肾和血管平滑肌细胞表面,配体为心房排钠肽(atrial natriuretic peptide,ANP)或BNP。

当血压升高时,心房肌细胞分泌ANP,促进肾细胞排水、排钠,同时导致血管平滑肌细胞松弛,结果使血压下降。 信号途径为:

配体→受体鸟苷酸环化酶→cGMP→依赖cGMP的蛋白激酶G(PKG)→靶蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化而活化。 (四)受体鸟苷酸环化酶

包括各类细胞因子(如干扰素)的受体,在造血细胞和免

疫细胞通讯上起作用。受体本身不具有酶活性,但可连接胞内酪氨酸蛋白激酶(如JAK),信号途径为JAK-STAT或RAS途径。JAK(janus kinase)属非受体酪氨酸激酶家族。

JAK的底物为STAT,即信号转导子和转录激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT) 。 (五)细胞因子受体超家族 JAK/STAT Pathway

配体与受体结合导致受体二聚化;二聚化受体激活JAK;JAK将STAT磷酸化;STAT形成二聚体,暴露出入核信号;STAT进入核内,调节基因表达。 第三节胞内受体介导的信号传导

细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。

细胞内受体与抑制性蛋白(如Hsp90)结合形成复合物,处于非活化状态。配体(如皮质醇)与受体结合,导致抑制性蛋白从复合物上解离下来,从而受体通过暴露它的DNA结合位点而被激活。

受体结合的DNA序列是受体依赖的转录增强子。 一、甾类激素

甾类激素分子相对质量为300Da左右,这类激素通常表现为影响细胞分化等长期的生物学效应。

甾类激素诱导的基因活化分为两个阶段:

①直接活化少数基因转录的初级反应阶段,发生迅速。

②初级反应的基因产物再活化其他基因,产生延迟的次级反应,对初级反应起放大作用。

个别的亲脂性小分子,如前列腺素,其受体在细胞膜上。 二、NO

NO可快速扩散透过细胞膜,作用于邻近细胞。

血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞,NO的生成由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)催化,以L精氨酸为底物,以NADPH作为电子供体,生成NO和L瓜氨酸。

NO没有专门的储存及释放调节机制,靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。

NO的作用机理:

乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。

硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史,其作用机理是在体内转化为NO,可舒张血管,减轻心脏负荷和心肌的需氧量。

1998年R.Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。


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