What is Signal Transduction? Signal Transduction is the process by which a cell
Signal transduction signal transduction system composes: receptor, enzyme,pathway
description
Transcript of Signal transduction signal transduction system composes: receptor, enzyme,pathway
Signal transduction
signal transduction system
composes:
receptor, enzyme,pathway
regular protein
function:
1.Overview of cellular signals
(1) recognition of extra cellular
signaling molecules
A. produce of signaling
molecules
B. Chemical properties of
signaling molecules
C.Function of signaling molecules
D. Characters of signaling molecules
a. receptors
*concept
(2). effective pathway of secreting
signaling molecules
A.endocrine
B.paracrine
C.synapse
D.autocrine
E.gap junction
* characters
2. Membrane-bound receptors
A.types
a.ion- channel- linked receptor
b.G- protein-linked linked receptor
c. enzyme-linked receptor
B.function
a.ion- channel- linked receptor
* function
* characters
* instance
b.G- protein-linked linked receptor
c. enzyme-linked receptor
* function
* characters
3. Signal transduction mediated by G
protein linked receptors
A.family of G-protein linked
receptors
a. structure
b.character
B. Trimeric GTP -binding protein
a.structure
b.character
c.function
*concept of second messengers
信号分子与信号分子与 GG蛋白联系型受蛋白联系型受体膜外区域结体膜外区域结合合
信号分子与信号分子与 GG蛋白联系型受蛋白联系型受体膜外区域结体膜外区域结合合
GG 蛋白联系型蛋白联系型受体膜内区域受体膜内区域与与 GG 蛋白结合蛋白结合
GG 蛋白联系型蛋白联系型受体膜内区域受体膜内区域与与 GG 蛋白结合蛋白结合
GG 蛋白活性改蛋白活性改变变 GG 蛋白活性改蛋白活性改变变
酶活性改变酶活性改变 酶活性改变酶活性改变
细胞内小分子信号分子浓度变细胞内小分子信号分子浓度变化(细胞内介导物,细胞内信化(细胞内介导物,细胞内信使) 第二信使,如使) 第二信使,如 CaCa2+2+ , cAMP , cAMP
细胞内小分子信号分子浓度变细胞内小分子信号分子浓度变化(细胞内介导物,细胞内信化(细胞内介导物,细胞内信使) 第二信使,如使) 第二信使,如 CaCa2+2+ , cAMP , cAMP
靶蛋白活性变化靶蛋白活性变化 靶蛋白活性变化靶蛋白活性变化
生物学效应生物学效应 生物学效应生物学效应
C. Signaling transduction system
via cAMP
a. Control of cAMP concentration
by G protein linked receptor to
regulated activity of adenylate
cyclase
# Formation of cAMP
Material : ATP
Enzyme: adenylate cyclase
catalytic reaction:
ATP cAMP
characters
( Gs & Gi )
# Degradation of cAMP
b. How to activated adenylate
cyclase by G protein linked
receptor
c. Effect of cAMP mediated by
cAMP dependent protein
kinase
* the effect of cAMP
* the effect of kinase A
* the structure of kinase A
* The process of activation of
kinase A
•Example
• kinase A also can activated
transcription of other special
genes
D. Signal transduction
system mediated by Ca 2+
a . inositol phospholipid
signalling activated by G-
protein linked receptor
b. the formation of inositol
phospholipid c. the location of inositol phospholipid
d. inositol concerned signal
transduction PIP,PIP2
e. the pathway of signal transductionC. The fuction of IP3 & DG a. the fuction of IP3 b. the function of DG the facts needed to activate PKcD.The function of calmodulin
a. The structure
• b. the functure
4 . Signal transduction mediated
by enzyme linked receptor
(1) type
(2) character
(3) Receptor guanylyl cyclase
system
A. Character
(4) Receptor tyrosine kinase
system
a. receptor tyrosine kinase
b. the machanism of activation
of Tyr kinase
b. other components
# proteins with SH domain
# SOS protein
# Ras protein
# downstream mediators of
Ras protein
(5). Tyrosin-kinase associated
receptors
A.JAK-STAT signalling
pathway
a.JAK kinase
# Structure
# Function
# Character
b. STAT
# function
5. Signal transduction
mediated by fat-soluble extracellular signalling molecules
A. character
B. two domains
C. mechanism of regulation
of gene expression
信号细胞信号细胞
分泌分泌
信号分子信号分子
细胞膜 细胞膜结合细胞膜 细胞膜结合
作用于其它细胞(靶细胞) 作用于其它细胞(靶细胞)
信号细胞信号细胞
分泌分泌
信号分子信号分子
细胞膜 细胞膜结合细胞膜 细胞膜结合
作用于其它细胞(靶细胞) 作用于其它细胞(靶细胞)
信号分子(配体信号分子(配体 ligandligand ) )
靶细胞膜外受体蛋白 扩散进入靶细胞膜外受体蛋白 扩散进入 结合 结合 靶细胞膜内受体蛋白靶细胞膜内受体蛋白 结合 结合启动靶细胞内信号转导启动靶细胞内信号转导系统级联式反应 受体— 信号分子系统级联式反应 受体— 信号分子 复合体复合体
靶细胞内生物学效应靶细胞内生物学效应
信号分子(配体信号分子(配体 ligandligand ) )
靶细胞膜外受体蛋白 扩散进入靶细胞膜外受体蛋白 扩散进入 结合 结合 靶细胞膜内受体蛋白靶细胞膜内受体蛋白 结合 结合启动靶细胞内信号转导启动靶细胞内信号转导系统级联式反应 受体— 信号分子系统级联式反应 受体— 信号分子 复合体复合体
靶细胞内生物学效应靶细胞内生物学效应
受体受体 ++ 配体配体受体受体 ++ 配体配体
受体变构受体变构
离子通道关闭或开放离子通道关闭或开放
阴、阳离子流动增加或减少阴、阳离子流动增加或减少 传递信息传递信息
受体变构受体变构
离子通道关闭或开放离子通道关闭或开放
阴、阳离子流动增加或减少阴、阳离子流动增加或减少 传递信息传递信息
α2 受体 α2 受体 Gi Gi cAMP cAMP
肾上腺素
受体
肾上腺素
受体cAMPcAMPβ2 受体β2 受体 GsGs
αsαs 与与 ACAC 结合结合
αsαs 所具有的所具有的 GTPGTP 酶活性升高酶活性升高
使与之结合的使与之结合的 GTPGTP 转变为转变为 GDPGDP
αsαs 、、 ACAC 活性均下降活性均下降
αsαs 与与 ββ 、、 γγ 肽链结合肽链结合
重新形成不具活性的重新形成不具活性的 三聚体三聚体 GTP-GTP- 结合蛋白结合蛋白
αsαs 与与 ACAC 结合结合
αsαs 所具有的所具有的 GTPGTP 酶活性升高酶活性升高
使与之结合的使与之结合的 GTPGTP 转变为转变为 GDPGDP
αsαs 、、 ACAC 活性均下降活性均下降
αsαs 与与 ββ 、、 γγ 肽链结合肽链结合
重新形成不具活性的重新形成不具活性的 三聚体三聚体 GTP-GTP- 结合蛋白结合蛋白
受体与胞外信号分子结合受体与胞外信号分子结合
GiGi 活化活化
αiαi 与与 GTPGTP 结合结合
并从三聚体中解离并从三聚体中解离
与与 ACAC 结合抑制其活性结合抑制其活性 αi βγαi βγ 复合物 复合物 与解离的与解离的 αsαs 结合阻止结合阻止 间接抑制间接抑制 AC AC 其激活其激活 ACAC
受体与胞外信号分子结合受体与胞外信号分子结合
GiGi 活化活化
αiαi 与与 GTPGTP 结合结合
并从三聚体中解离并从三聚体中解离
与与 ACAC 结合抑制其活性结合抑制其活性 αi βγαi βγ 复合物 复合物 与解离的与解离的 αsαs 结合阻止结合阻止 间接抑制间接抑制 AC AC 其激活其激活 ACAC
下丘脑,胰島 δ 细胞
下丘脑,胰島 δ 细胞
cAMP 促进 分泌 cAMP 促进 分泌
GHRIHGHRIH
A 激酶 A 激酶 CREB CREB CREB-P+CRE CREB-P+CRE CREB-P-CRE CREB-P-CRE
GHRIH 基因转录加速GHRIH 基因转录加速(识别 CRE 的
转录因子) (识别 CRE 的
转录因子) ( GHRIH 基因调控区中的反应元件)
( GHRIH 基因调控区中的反应元件)
IP3IP3 (水溶性)(水溶性)
扩散扩散
胞浆胞浆
与内质网特异与内质网特异 CaCa2+2+ 通道结合 通道结合
内质网中的内质网中的 CaCa2+2+ 释放入胞浆(正反馈)释放入胞浆(正反馈)
IP3IP3 (水溶性)(水溶性)
扩散扩散
胞浆胞浆
与内质网特异与内质网特异 CaCa2+2+ 通道结合 通道结合
内质网中的内质网中的 CaCa2+2+ 释放入胞浆(正反馈)释放入胞浆(正反馈)
促进 促进 IPIP
33 胞浆内胞浆内 CaCa2+2+ 与与 PKCPKC 结合 结合 PKCPKC 移动至细胞移动至细胞膜膜 细胞膜 磷脂酰细胞膜 磷脂酰 SerSer
DG DG (辅因子)(辅因子) 活化活化 PKCPKC
靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化
生物学效应生物学效应
促进 促进 IPIP
33 胞浆内胞浆内 CaCa2+2+ 与与 PKCPKC 结合 结合 PKCPKC 移动至细胞移动至细胞膜膜 细胞膜 磷脂酰细胞膜 磷脂酰 SerSer
DG DG (辅因子)(辅因子) 活化活化 PKCPKC
靶蛋白磷酸化靶蛋白磷酸化
生物学效应生物学效应
CaCa2+2+ Ca Ca2+2+-- 钙调蛋白(钙调蛋白变构激活) 钙调蛋白(钙调蛋白变构激活)
激活 激活
多种靶蛋白结合 多种靶蛋白结合
CaMCaM 激酶 酶:激酶 酶: ACAC , 磷酸二酯酶 , 磷酸二酯酶
CaCa2+2+-- 钙调蛋白钙调蛋白 -- 靶蛋白 靶蛋白
靶蛋白靶蛋白 Ser/Thr Ser/Thr 转运蛋白:转运蛋白: CaCa2+2+- ATP- ATPE E
磷酸化磷酸化
靶蛋白的活性改变靶蛋白的活性改变
CaCa2+2+ Ca Ca2+2+-- 钙调蛋白(钙调蛋白变构激活) 钙调蛋白(钙调蛋白变构激活)
激活 激活
多种靶蛋白结合 多种靶蛋白结合
CaMCaM 激酶 酶:激酶 酶: ACAC , 磷酸二酯酶 , 磷酸二酯酶
CaCa2+2+-- 钙调蛋白钙调蛋白 -- 靶蛋白 靶蛋白
靶蛋白靶蛋白 Ser/Thr Ser/Thr 转运蛋白:转运蛋白: CaCa2+2+- ATP- ATPE E
磷酸化磷酸化
靶蛋白的活性改变靶蛋白的活性改变
胞外信号分子(心钠素等)胞外信号分子(心钠素等) + + 受体受体
GCGC 活性增加活性增加
胞浆内胞浆内 cGMPcGMP (第二信使)增加(第二信使)增加
激活 激活
GG 激酶激酶
靶蛋白靶蛋白 Ser/Thr Ser/Thr 磷酸化磷酸化
靶蛋白活性变化靶蛋白活性变化
胞外信号分子(心钠素等)胞外信号分子(心钠素等) + + 受体受体
GCGC 活性增加活性增加
胞浆内胞浆内 cGMPcGMP (第二信使)增加(第二信使)增加
激活 激活
GG 激酶激酶
靶蛋白靶蛋白 Ser/Thr Ser/Thr 磷酸化磷酸化
靶蛋白活性变化靶蛋白活性变化
TyrTyr 蛋白蛋白
激酶激酶
TyrTyr 蛋白蛋白
激酶激酶
TyrTyr 蛋白蛋白
激酶活激酶活
化化
TyrTyr 蛋白蛋白
激酶活激酶活
化化 TyrTyrPP
靶蛋白靶蛋白 -Tyr-Tyr 靶蛋白靶蛋白 -Tyr-Tyr 靶蛋白靶蛋白 -Tyr P-Tyr P
(活性变化)(活性变化)靶蛋白靶蛋白 -Tyr P-Tyr P
(活性变化)(活性变化)
二个单体分子 二聚体 胞浆内二个受体的二个单体分子 二聚体 胞浆内二个受体的 Tyr Tyr
激酶结构域彼此交联 激酶结构域彼此交联
自身磷酸化自身磷酸化
二个单体分子 二聚体 胞浆内二个受体的二个单体分子 二聚体 胞浆内二个受体的 Tyr Tyr
激酶结构域彼此交联 激酶结构域彼此交联
自身磷酸化自身磷酸化
膜上的二个受体 交联结合形成二聚体膜上的二个受体 交联结合形成二聚体
膜内膜内 TyrTyr 激酶活性升高激酶活性升高
自身磷酸化自身磷酸化
膜上的二个受体 交联结合形成二聚体膜上的二个受体 交联结合形成二聚体
膜内膜内 TyrTyr 激酶活性升高激酶活性升高
自身磷酸化自身磷酸化
细胞外信号分子与四聚体受体结合细胞外信号分子与四聚体受体结合
膜内膜内 TyrTyr 激酶结构域变构激活激酶结构域变构激活
自身磷酸化而活化自身磷酸化而活化 催化催化
RIRI 受体底物受体底物 1 IRS-11 IRS-1 中多个中多个 TyrTyr 残基磷酸化残基磷酸化 (( IRS-1IRS-1 ) ) 激活激活 细胞内信号分子细胞内信号分子
细胞外信号分子与四聚体受体结合细胞外信号分子与四聚体受体结合
膜内膜内 TyrTyr 激酶结构域变构激活激酶结构域变构激活
自身磷酸化而活化自身磷酸化而活化 催化催化
RIRI 受体底物受体底物 1 IRS-11 IRS-1 中多个中多个 TyrTyr 残基磷酸化残基磷酸化 (( IRS-1IRS-1 ) ) 激活激活 细胞内信号分子细胞内信号分子
SOSSOS (鸟嘌呤核苷酸交换因子,(鸟嘌呤核苷酸交换因子, GEFGEF ))
与与 GRB2GRB2 中的中的 SH3SH3 结合 再与结合 再与 RasRas 蛋白结蛋白结合合
Ras-GDP Ras-GTPRas-GDP Ras-GTP
SOSSOS (鸟嘌呤核苷酸交换因子,(鸟嘌呤核苷酸交换因子, GEFGEF ))
与与 GRB2GRB2 中的中的 SH3SH3 结合 再与结合 再与 RasRas 蛋白结蛋白结合合
Ras-GDP Ras-GTPRas-GDP Ras-GTP
Ras-GTPRas-GTP 与与 RafRaf 蛋白(蛋白( Ser/ThrSer/Thr 蛋白激酶)蛋白激酶) 的的 NN 端结合 端结合
Ras-GTP-N-Raf-CRas-GTP-N-Raf-C
MEKMEK 蛋白 (蛋白 ( Tyr/SerTyr/Ser 蛋白激酶)蛋白激酶) Ras-GTP-N-Raf-C-MEKRas-GTP-N-Raf-C-MEK 蛋白蛋白 磷酸化磷酸化 MEKMEK 蛋白蛋白 MEK——PMEK——P
MAP MAP-PMAP MAP-P
(( Ser/ThrSer/Thr 蛋白激酶)蛋白激酶)
多种蛋白质磷酸化多种蛋白质磷酸化
调节基因表达调节基因表达
Ras-GTPRas-GTP 与与 RafRaf 蛋白(蛋白( Ser/ThrSer/Thr 蛋白激酶)蛋白激酶) 的的 NN 端结合 端结合
Ras-GTP-N-Raf-CRas-GTP-N-Raf-C
MEKMEK 蛋白 (蛋白 ( Tyr/SerTyr/Ser 蛋白激酶)蛋白激酶) Ras-GTP-N-Raf-C-MEKRas-GTP-N-Raf-C-MEK 蛋白蛋白 磷酸化磷酸化 MEKMEK 蛋白蛋白 MEK——PMEK——P
MAP MAP-PMAP MAP-P
(( Ser/ThrSer/Thr 蛋白激酶)蛋白激酶)
多种蛋白质磷酸化多种蛋白质磷酸化
调节基因表达调节基因表达
JAKJAK 激酶激酶
STAT STAT STATSTAT STAT STAT
P PP P
二聚体(同或异)二聚体(同或异) 转移转移 细胞核细胞核
与顺式作用元件结合与顺式作用元件结合
调节靶基因调节靶基因
JAKJAK 激酶激酶
STAT STAT STATSTAT STAT STAT
P PP P
二聚体(同或异)二聚体(同或异) 转移转移 细胞核细胞核
与顺式作用元件结合与顺式作用元件结合
调节靶基因调节靶基因
DNADNA 结合的结构域 结合的结构域 44 个锌指结构个锌指结构
与靶基因反应元件结合不与靶基因反应元件结合不
二个结构域 同受体间有较高的同源性二个结构域 同受体间有较高的同源性
激素结合的结构域 与激素结合同源性差激素结合的结构域 与激素结合同源性差
一个可变区 激活结构域一个可变区 激活结构域
DNADNA 结合的结构域 结合的结构域 44 个锌指结构个锌指结构
与靶基因反应元件结合不与靶基因反应元件结合不
二个结构域 同受体间有较高的同源性二个结构域 同受体间有较高的同源性
激素结合的结构域 与激素结合同源性差激素结合的结构域 与激素结合同源性差
一个可变区 激活结构域一个可变区 激活结构域