第十章 细胞信号转导

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1. 🏗️ 基础架构与基本概念

细胞信号转导是细胞感受环境变化并作出反应的核心机制。

• 细胞信号转导概述：定义、基本步骤（接收、转导、反应）。
• 信号分子：
  • 信号分泌方式：根据靶细胞发挥效应的空间距离和作用方式确定
  • 胞外信号分子：亲水性与亲脂性。
  • 胞内信号分子：第二信使 和分子开关（cAMP, cGMP, IP3, DAG, Ca2+）。
• 受体的定义，分类如下：
  • 细胞表面受体：离子通道偶联、G蛋白偶联 (GPCR)、酶联受体。
  • 细胞内受体：核受体，基质受体。
• 基本细胞应答反应根据作用机制分为快反应与慢反应

2. 🧩 信号蛋白复合物与装配

信号转导不是单一分子的线性传递，而是复杂的网络装配。

• 蛋白质模式结构域是信号蛋白相互作用的结构基础

• 细胞内信号蛋白复合物的装配：

  • 支架蛋白介导的装配
  • 激活受体介导的装配
  • 磷脂酰肌醇锚定位点介导的装配
  • 以上多个模式结构域经不同的装配途径可以形成及其丰富的信号转导网络

• 基于以上的组分与具体结构特点，可以总结信号转导系统的主要特性

3. ⚡ G蛋白偶联受体 (GPCR) 及其通路

最庞大的受体家族，介导了视觉、嗅觉及多种激素反应。

转导系统的结构基础

GPCR 通路的主要成员有如下结构特点：

• GPCR的结构：7次跨膜螺旋、G蛋白（α、β、γ亚基）的循环。
• 偶联G蛋白的结构：三聚体 GTP 结合调节蛋白。

经典信号通路

根据 GPCR 的直接效应蛋白不同，有如下几种经典信号通路

• 双信使信号通路：Gq蛋白 $\to$ 磷脂酶C (PLC-β) $\to$ IP3 (释放Ca2+) & DAG (激活PKC)。
• cAMP-PKA 信号通路：Gs/Gi蛋白 $\to$ 腺苷酸环化酶 (AC) $\to$ cAMP $\to$ PKA。
• 离子通道通路：Rh $\to$ Gt $\to$ cGMP $\to$ cGMP $\to$ 阳离子通道关闭。

信号终止

• GPCR信号的脱敏

4. 🧬 酶联受体及其信号通路

主要介导细胞生长、分化与存活相关的长周期反应。

受体分类

催化性酶联受体分为以下两大类别：

• 受体酪氨酸激酶
• 细胞因子受体

二者具有一定的相似性：

• 结构类似，绝大多数是单次跨膜蛋白
• 多数以二聚化为激活机制
• 常发生胞内段 Tyr 的交叉磷酸化，即自磷酸化（autophosphorylation）

经典通路

Ras-MAPK 通路：Grb2 $\to$ Sos $\to$ Ras $\to$ Raf $\to$ MEK $\to$ ERK。 PI3K-Akt 通路：细胞存活的关键通路。 JAK-STAT 通路：非受体酪氨酸激酶偶联。 TGF-β-Smad 通路：如 TGF-β 信号。

5. 🚪 其他调控基因表达的通路

涉及细胞命运决定和发育的直接转换机制。

• Notch-Delta 信号通路：接触依赖性通讯，受体发生两次蛋白切割。
• Wnt 信号通路
• Hedgehog 信号通路
• NF-κB 信号通路

6. ⚖️ 整合、优化与控制

细胞如何从复杂的背景噪音中识别并精确响应信号。

• 信号转导的整合特性：
  • 信号的发散与收敛：不同受体激活同一通路，或一受体激活多通路。
  • 蛋白激酶的网络整合。
• 信号的控制与调节：
  • 受体的脱敏与下调：磷酸化、内吞、降解。

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此 MOC 构建自课件“第十章细胞信号转导”上、中、下三部分内容。