生物通讯与细胞信号转导的分子机制ppt课件

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1、生物通讯与细胞信号转导的分子机制参与信号转导的分子种类？参与信号转导的分子种类？问题问题 3 3 细胞信号转导分子细胞信号转导分子信号转导分子的作用机制？信号转导分子的作用机制？问题问题 4 4 细胞信号转导通路和网络细胞信号转导通路和网络 问题问题 1 1 细胞间通讯细胞间通讯生物在整体和细胞程度如何与环境协调？生物在整体和细胞程度如何与环境协调？问题问题 2 2 细胞信号转导细胞信号转导通讯信号如何在细胞内引起功能变化？通讯信号如何在细胞内引起功能变化？蛋白激酶与蛋白磷酸酶蛋白激酶与蛋白磷酸酶 GTP GTP结合蛋白及其调理分子结合蛋白及其调理分子 接头蛋白及蛋白质相互作用接头蛋白及蛋白质

2、相互作用 转录因子转录因子细胞内关键大分子信号转导分子蛋白复合物 protein complexes or clusters 是细胞信号转导分子共同构成的根本任务场所是细胞信号转导分子共同构成的根本任务场所是信号转导过程特异性和准确性的保证是信号转导过程特异性和准确性的保证是网络性调控的根底是网络性调控的根底signalosomessignalosomes、transducisomes transducisomes、signal signal complexcomplex、signal cassettessignal cassettes、signaling modulessignaling m

3、odules转录调控复合物蛋白相互作用是信号转导复合物构成的根底蛋白相互识别的构造根底蛋白相互识别的构造根底蛋白相互作用构造域蛋白相互作用构造域蛋白复合物的重要构造蛋白蛋白复合物的重要构造蛋白衔接蛋白衔接蛋白 adapter protein adapter protein支架蛋白支架蛋白 scaffold protein scaffold protein蛋白相互识别结合构造域蛋白相互识别结合构造域无催化活性无催化活性存在于多种分子存在于多种分子介导信号转导分子的相互识别和结合介导信号转导分子的相互识别和结合Protein interaction domainThe SH2 DomainSrc-

4、SH2Src homology domain 2pYEEIThe SH3 DomainClass 1 RKXXPXXPClass 2 PXXPXRSrc homology domain 3蛋白激酶蛋白激酶BtkPHTHSH3SH2催化区催化区衔接蛋白衔接蛋白 Grb2SH3SH2SH3转录因子转录因子 statDNA 结合区结合区SH2TA细胞骨架蛋白细胞骨架蛋白tensin/SH2PTBPhosphotyrosineSH2PTB Apoptosis DD DED CARD BH1-4 Vessicle Traffic GYF Snare VHS Phospho-Ser/Thr FHA WW

5、14-3-3 Chromatin Bromo Chromo CSD Undefined ANK ARM WD40 LIM Proline-richSH3 WW ProteolysisF-box Hect RING Miscellaneous EF-hand MH2 Phospholipid PH C1 C2 FYVE Dimerization PDZ SAM 蛋白质相互作用构造域蛋白相互作用是信号转导复合物构成的根底蛋白相互识别的构造根底蛋白相互识别的构造根底蛋白相互作用构造域蛋白相互作用构造域蛋白复合物的重要构造蛋白蛋白复合物的重要构造蛋白衔接蛋白衔接蛋白 adapter protein a

6、dapter protein支架蛋白支架蛋白 scaffold protein scaffold protein 蛋白激酶与蛋白磷酸酶蛋白激酶与蛋白磷酸酶 GTP GTP结合蛋白及其调理分子结合蛋白及其调理分子 接头蛋白及蛋白质相互作用接头蛋白及蛋白质相互作用 转录因子转录因子细胞内关键大分子信号转导分子具有正调控作用的转录因子组成型组成型可调控型可调控型发育相关发育相关信号依赖信号依赖固醇类受体超家族固醇类受体超家族细胞内信号活化细胞内信号活化潜在细胞质潜在细胞质内转录因子内转录因子细胞膜受体活化细胞膜受体活化细胞核内细胞核内转录因子转录因子NF-kB 将信号转导至细胞核内将信号转导至细胞核

7、内参与信号转导的分子种类？参与信号转导的分子种类？问题 3 信号转导分子的作用机制？信号转导分子的作用机制？问题 4 信号转导分子的根本变化信号转导分子的根本变化细胞信号转导网络的构成细胞信号转导网络的构成 细胞信号转导的根本机制含量变化含量变化构造变化构造变化 信号转导效应细胞代谢或生长繁衍分化形状发生改动细胞代谢或生长繁衍分化形状发生改动 主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体高度可变区高度可变区DNA结合区结合区铰链区铰链区激素结合区激素结合区NH2COOH高度可变区：转录调控高度可变区：转录调控DNA结合区：具有锌指构造，与结合区：具有锌指构造，与DNA

8、结合结合激素结合区：与配体结合，使受体二聚化，转录激活激素结合区：与配体结合，使受体二聚化，转录激活铰链区：与转录因子结合，触发受体向核内挪动铰链区：与转录因子结合，触发受体向核内挪动糖皮质激素：糖皮质激素：5AGAACAXXXTGTTCT3 3TCTTGTXXXACAAGA5甲状腺素：甲状腺素：5AGGTCATGACCT3 3TCCAGTACTGGA5 The working mechanism of lipid signal on the regulation of gene expression lipid signalsHsp90nucleusTATA 主要细胞信号转导途径及其作用机制

9、主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体acetylcholine binding siteacetylcholine binding siteaqueous aqueous poreporeNaNa+unoccupied and closedunoccupied and closedoccupied and openoccupied and openoccupied and closedoccupied and closedtop top viewviewside viewside viewA AB B离子通道型受体信号转导 主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受

10、体GRK binding Arr bindingoutNH2COOHPlasma membraneGs bindingGiThe Structural Model of G Protein Coupled ReceptorGPCR目前临床药物有目前临床药物有50%50%与与G G蛋白信号系统有关蛋白信号系统有关G G蛋白蛋白偶联型受体偶联型受体20002000个个10%主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体cAMPIP3-Ca2+cGMPTransduction of AR Mediated SignalInactive PKAactive PKAACphosp

11、horylase b kinaseglycogen synthaseglycogenolysisblood glucoseATPATPAMPPDE ARARepinephrineG蛋白循环蛋白循环ACAMPPDE蛋白激酶 A protein kinase A,PKARCRCCCRRcAMPcAMPcAMPcAMP无活性无活性 PKA有活性有活性 PKATransduction of AR Mediated SignalInactive PKAactive PKAACphosphorylase b kinaseglycogen synthaseglycogenolysisblood glucos

12、eATPATPAMPPDE ARARepinephrine体内有多种G蛋白存在G蛋白的蛋白的亚基及其效应分子亚基及其效应分子GaGa种类种类效应分子效应分子细胞内信使细胞内信使靶分子靶分子asas腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶活化cAMP蛋白激酶蛋白激酶A A活性活性aiai腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶活化cAMP蛋白激酶蛋白激酶A A活性活性aqaqa at t磷脂酶磷脂酶C C活化活化cGMPcGMP磷酸二酯酶活性磷酸二酯酶活性Ca2+、IP3、DAGcGMP蛋白激酶蛋白激酶C C活化活化Na+Na+通道封锁通道封锁 主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体cA

13、MPIP3-Ca2+cGMP 主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体cAMPIP3-Ca2+cGMPVisual Signal Transduction G蛋白的蛋白的亚基及其效应分子亚基及其效应分子GaGa种类种类效应分子效应分子细胞内信使细胞内信使靶分子靶分子asas腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶活化cAMP蛋白激酶蛋白激酶A A活性活性aiai腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶活化cAMP蛋白激酶蛋白激酶A A活性活性aqaqa at t磷脂酶磷脂酶C C活化活化cGMPcGMP磷酸二酯酶活性磷酸二酯酶活性Ca2+、IP3、DAGcGMP蛋白激酶蛋白激酶C C活化

14、活化Na+Na+通道封锁通道封锁 主要细胞信号转导途径及其作用机制主要细胞信号转导途径及其作用机制膜受体cAMPIP3-Ca2+cGMP催化类受体单跨膜受体酶偶联受体 Intrinsic enzyme activity Intrinsic enzyme activity tyrosine kinases tyrosine kinases serine/threnine kinase serine/threnine kinase guanylate cyclase guanylate cyclase Linked enzymes Linked enzymes tyrosine kinese ty

15、rosine kinese 酶偶联受体受体型蛋白酪氨酸激酶配体结合区配体结合区跨膜区跨膜区胞内区胞内区激酶催化区激酶催化区EGFR EGFR 介导的信号转导通路介导的信号转导通路 单跨膜受体的构造PhosphotyrosineSH2PTB Apoptosis DD DED CARD BH1-4 Vessicle Traffic GYF Snare VHS Phospho-Ser/Thr FHA WW 14-3-3 Chromatin Bromo Chromo CSD Undefined ANK ARM WD40 LIM Proline-richSH3 WW ProteolysisF-box H

16、ect RING Miscellaneous EF-hand MH2 Phospholipid PH C1 C2 FYVE Dimerization PDZ SAM 蛋白质相互作用构造域GAPGTPase activating proteinGTPase 激活蛋白激活蛋白SOSGuanidine exchange factor鸟苷酸交换因子鸟苷酸交换因子GEFGTP调理Ras蛋白活性的因子GAPSOSGDPONONOFFOFF丝裂原激活的蛋白激酶丝裂原激活的蛋白激酶mitogen-activated protein kinase)MAP激酶激酶 MAPKMAPKKKMAPKKThrThr Ty

17、rPP磷酸酶磷酸酶offonMAPK MAPK属于蛋白丝属于蛋白丝/苏氨酸激酶，是接受受苏氨酸激酶，是接受受体转换和传送的信号并将其带入细胞核内的体转换和传送的信号并将其带入细胞核内的一类重要分子，在多种受体信号传送途径中一类重要分子，在多种受体信号传送途径中均具有关键性关键性作用均具有关键性关键性作用MAPK 级联激活系统MAPK级联激活系统细胞增殖、分化及凋亡细胞增殖、分化及凋亡MAPKMAPKKMAPKKKPP受体二聚体的构成及其磷酸化受体二聚体的构成及其磷酸化募集接头蛋白募集接头蛋白Grb2低分子量低分子量G蛋白调控分子蛋白调控分子SOS的活化的活化低分子量低分子量G蛋白蛋白Ras的活

18、化的活化MAPK的级联激活的级联激活转录因子的磷酸化及其转录调控作用转录因子的磷酸化及其转录调控作用 PPRasGDPRasGTPEGFRGrab 2受体二聚体的构成及其磷酸化受体二聚体的构成及其磷酸化募集接头蛋白募集接头蛋白Grb2低分子量低分子量G蛋白调控分子蛋白调控分子SOS的活化的活化低分子量低分子量G蛋白蛋白Ras的活化的活化MAPK的级联激活的级联激活转录因子的磷酸化及其转录调控作用转录因子的磷酸化及其转录调控作用 激素激素其他信号其他信号生长因子生长因子细胞因子细胞因子七跨膜受体七跨膜受体单跨膜受体单跨膜受体G蛋白蛋白效应分子效应分子小分子信使小分子信使蛋白丝蛋白丝/苏激酶苏激酶

19、细胞功能反响器细胞功能反响器蛋白激酶蛋白激酶蛋白酪氨酸激酶蛋白酪氨酸激酶蛋白分子相互作用蛋白分子相互作用 细胞信号转导的根本途径细胞信号转导的根本途径神经递质神经递质 趋化因子趋化因子离子通道受体离子通道受体 信号迅速发生和迅速终止信号迅速发生和迅速终止 细胞信号转导过程具有级联放大效应细胞信号转导过程具有级联放大效应 细胞信号转导通路存在通用性和特异性细胞信号转导通路存在通用性和特异性 不同信号转导通路间具有交叉联络不同信号转导通路间具有交叉联络细胞信号转导过程的根本规律放大放大1 1个信号分子个信号分子受体受体每个活化受体激活多个每个活化受体激活多个GsGs分子分子,释放出释放出a a亚基

20、亚基,在普通时间里激在普通时间里激活一个腺苷酸环化酶活一个腺苷酸环化酶GsGs蛋白蛋白a a亚基亚基活化腺苷酸环化酶活化腺苷酸环化酶每个活化腺苷酸环化酶产生每个活化腺苷酸环化酶产生多许多许cAMPcAMP分子分子cAMPcAMP分子激活分子激活PKAPKA每个每个PKAPKA分子使许多酶分子分子使许多酶分子磷酸化活化磷酸化活化每个酶分子产生每个酶分子产生许多产物分子许多产物分子酶酶X X产物产物放大放大放大放大放大放大 cAMP cAMP PKA PKA酶酶X X细胞信号转导研讨在医学中的意义一、一、细胞信号转导异常与疾病细胞信号转导异常与疾病二、二、信号转导药物信号转导药物 从单一分子、单一通路研讨向规模化研讨开展从单一分子、单一通路研讨向规模化研讨开展 细胞信号转导研讨趋势 从定性研讨向定量研讨开展从定性研讨向定量研讨开展 从单纯生物学实验研讨向计算机模拟研讨的开展从单纯生物学实验研讨向计算机模拟研讨的开展 从体外研讨向体内研讨的开展从体外研讨向体内研讨的开展 从根底研讨向运用研讨的开展从根底研讨向运用研讨的开展