细胞信号传导
l 细胞信号传导：由外源性信号导致细胞内各种分子的浓度、活性等变化，以及将这种变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能的过程。
细胞信号传导的作用方式
l 依据作用距离分类：
l ①内分泌型（endocrine）：通过血液循环作用于远距离的靶细胞。
l ②旁分泌型（paracrine）：只作用于邻近的靶细胞。
l ③自分泌型（autocrine）：作用于分泌细胞本身，自我调节。
l ④其他型
本章一些重要的英文缩写
l 腺苷酸环化酶(adenylate cyclase，AC) :催化ATP→cAMP
l 鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase，GC):催化GTP→cGMP
l 磷酸二脂酶(phosphodiester,PDE ):催化cAMP → ５‘AMP ；cGMP → ５’ GMP
l 磷脂酶C (Phospholipase C，PLC) :催化PIP2 → IP3 +DAG
l PIP2/ PIP3:磷脂酰肌醇二磷酸/磷脂酰肌醇三磷酸
l 肌醇三磷酸(Inositol triphosphate，IP3 )
l 二脂酰甘油(diacylglycerol，DAG)
l 蛋白激酶A/C/B/G (Protein kinase A/B/C/G， PKA/B/C/G)
l G蛋白偶联受体（ G protein coupled receptor，GPCR）
l G蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein鸟苷酸结合蛋白）
l 表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）
l 白细胞介素（interleukin，IL）
l 干扰素（Interferon，IFN）
l 肿瘤坏死因子（ tumor necrosis factor，TNF ）
l 有丝分裂原激活的蛋白激酶（mitogen activated protein kinase， MAPK）
l 钙调蛋白（calmodulin，CaM）
l cAMP反应元件结合蛋白（cAMP response element binding protein，CREB）
l cAMP反应元件（cAMP response element，CRE）
l 激素反应元件（hormone response element，HRE）
l 热休克蛋白(heat shock protein，Hsp)
第一节 信号传导的概述
一、信号分子与受体
l （一）信号分子
l 生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终通过换能途径将各类信号转换为细胞可直接感受的化学信号。
l 化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化的结果。
信号分子和特点
l 信号分子：用来在细胞间(或细胞内)传递信息的生物活性分子。主要功能是同靶细胞受体结合，传递信息。
l 信号分子作用特点：
l ①高效性
l ②特异性
l ③可被灭活
l ④网络调节
l ⑤非营养物、结构物质和酶。
信号分子的网络调节
l 各种信号分子在高等动物体内的作用相互影响：或相互抑制，或相互促进，共同维护机体内环境平衡。
信号分子分类
l 按化学本质可分为略
l 按溶解性可分为水溶性信息分子和脂溶性信息分子。
l 按作用距离可分为
l ①作用距离最远的内分泌（endocrine）系统化学信号，称为激素；
l ②属于旁分泌（paracrine）系统的细胞因子，主要作用于周围细胞；有些作用于自身，称为自分泌（autocrine）。
l ③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 （neurotransmitter）。
（二）受体(receptor)
l 受体：一类能够识别和选择性结合特定信号分子并引起相应生物学效应的大分子物质，化学本质是蛋白质（常见为糖蛋白）。
l 根据受体在细胞的位置可分为膜受体和胞内受体。水溶性信息分子一般作用在膜受体，脂溶性信息分子一般作用在胞内受体。
l 受体上至少由两个功能部分（结合域和效应域）组成。
受体分类：
细胞膜受体：
离子通道受体
G-蛋白偶联受体（7次跨膜）
酶联受体/酶受体（单次跨膜）
细胞内受体：
胞液受体
核受体
1、膜受体
（1）离子通道受体
l 门控通道：一类离子通道的受体，其开放或关闭直接受化学配体（主要为神经递质）的控制，可将化学信号转变成为电信号而影响细胞功能。
l 门控通道平时处于关闭状态，仅在特定刺激（如配体、电压、压力等）下才瞬时开放瞬时关闭的离子通道。如Na+通道,Ca2+通道等。
（2）G蛋白偶联受体（7次跨膜）
l 肾上腺素受体、光受体、味道受体等都属于G-蛋白偶联受体。
l 目前，约有一半药物都是通过“G蛋白偶联受体”而实现药效的，因此研究和了解“G蛋白偶联受体”至关重要。
（3）酶受体\酶联受体（单次跨膜）
三种膜受体的特点
2、细胞内受体
l 有胞液受体（NRⅠ）和核受体（NRⅡ）两类，多为转录因子，与脂溶性信息分子结合后，复合物能与核内DNA的顺式作用元件（如启动子）结合，在转录水平调节基因表达。
l 肾上腺糖皮质激素、性激素受体为胞液受体；甲状腺素受体、维甲酸受体、维生素D受体为核受体。
（三）受体与信号分子的结合特点
l ①专一性：特异性，主要由受体空间结构决定；
l ②亲和性：受体和信息分子在极低浓度可结合；
l ③饱和性：因为受体的结合基团有限；
l ④可逆性：受体和信息分子间为非共价结合；
l ⑤特定的作用模式：受体的分布-特定信息传递途径—特定的生理效应；
l ⑥可调节性：受体可变构调节或共价调节。
二、信号转导的基本过程
（一）信号转导的基本过程
①细胞外信号分子的产生
②胞外信号分子作用于相应的受体
③导致细胞内多种分子的浓度（如第二信使）、活性（如蛋白激酶）、位置变化，此过程有信息级联放大效应)
④细胞应答反应和机体相应生物学效应
（二）细胞内信号传导相关分子
1、第二信使
l 1957年，E. Sutherland在研究肾上腺素促进肝糖原分解的机制时发现，这些激素的作用依赖于细胞产生一种小分子化合物环腺苷酸（cyclic AMP，cAMP），从而提出了cAMP是激素在细胞内的第二信使这一著名的激素信号跨膜传递学说。
l 其因此获1971年诺贝尔生理和医学奖。
第二信使
l 第二信使：细胞外信息分子与受体作用后在胞内产生的信息分子。主要通过改变细胞内第二信使的浓度和分布，调节各种细胞功能。
第二信使作用特点
l ①细胞内第二信使的浓度和分布可快速改变；
l ②不位于能量代谢途径的中心；
l ③可被阻断；
l ④作为变构剂发挥作用。
第二信使分类
l ①环核苷酸：cAMP、 cGMP；
l ②脂类衍生物：IP3、DAG；
l ③无机物：Ca2+、NO等
2、酶分子
l （1）催化小分子信使生成和转化的酶
l 腺苷酸环化酶:催化ATP→ cAMP
l 鸟苷酸环化酶:催化GTP→cGMP
l 磷脂酶C:催化PIP2 → IP3 +DAG
l 磷酸二脂酶:催化cAMP →５‘AMP ；cGMP → ５’GMP
PDE
AC
磷酸二脂酶
（2）蛋白激酶和蛋白磷酸酶
蛋白激酶-催化ATP的γ-磷酸基转移至靶蛋白的特定氨基酸残基上的一系列酶。
3、调节蛋白
（1）G蛋白
l 有两类：三聚体G蛋白（ αβγ100kD）和小G蛋白（如p21蛋白或Ras，相当于α亚基），共同特点是都具有一个鸟苷酸结合位点，都可作为信号转导分子。
l 当α结合GDP时为非活化状态，当α结合GTP时为活化状态，作用于下游效应分子。
研究G蛋白的Rodbell和Gilman因此获得1994年诺贝尔生理医学奖。
（2）衔接蛋白
l 衔接蛋白（adaptor protein）:通过本身分子上的蛋白相互作用结构域，连接上、下游信号转导分子的一类蛋白。多数含有2个或2个以上的蛋白相互作用结构域，不含其他的序列。
l 常见蛋白相互作用结构域如下：
蛋白质相互作用结构域的特点
l ①一个信号分子可含有两种以上此类结构域，故可同时与两种以上的其他信号分子结合；
l ②同类结构域可存在于多种不同的分子中。其一级结构可不同，故对所结合的信号分子具有选择性；
l ③均为非催化结构域。
