一、细胞信号转导概述
（一）信号转导的概念
在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。
（二）信号转导系统的基本组成
细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。
（三）信号转导的主要途径
根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。
（四）信号转导途径间的交互联系
细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为
复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。主要表现为以下几种形式：一条信号转导途径中的成员可干预
另一条信号转导途径；不同的信号转导途径可共同控制同一信息分子及基因调控区；一个信息分子可激活多条信号转导途径。
（五）信号转导与疾病
信号转导在细胞正常功能与代谢中起着重要作用，是细胞对外界刺激做出的必要反应的途径。当其中某一环节发生障碍时，细胞则不能对外界刺激做出正确的反应，这将导致细胞发生病变。许多疾病的产生与信号转导异常相关，主要表现为下列几种形式：受体相关疾病，如非胰岛素依赖性糖尿病是由于胰岛素受体数量减少或功能异常导致的细胞对胰岛素敏感性降低，耐受力增强，引起的细胞糖代谢障碍的疾病；G蛋白相关疾病：如霍乱弧菌引起的腹泻是由于霍乱弧菌毒素抑制了GTP酶的活性，导致G蛋白处于持续激活状态，大量的C l −和H C O 3 −从细胞进入肠腔，引起大量水分进入肠腔，导致剧烈腹泻；蛋白酶功能异常相关的疾病：肿瘤促进剂佛波酯可引起PKC长时间、不可逆的活化，导致细胞持续增殖，最终导致
肿瘤。
二、信息分子
细胞可以感受物理信号，但体内细胞所接收的外源性信号多为化学信号，即信息分子，因其可以与靶细胞上特异的受体
结合，又称为配体。信息分子按照其理化特性可分为可溶型和膜结合型两类。
（一）可溶性信息分子
在多细胞生物中，细胞可以通过分泌某些特殊的化学物质，如蛋白质或一些小分子有机物，而发出信号，这些分子作用于靶细胞表面或细胞内的受体，调节靶细胞的功能，从而实现细胞间的信息交流。可溶型信号分子可根据其溶解特性分为脂溶性化学信号和水溶性化学信号两大类；而根据其在体内作用的距离，可分为内分泌信号、旁分泌信号和神经递质三大类，有些旁分泌信号还作用于发出信号的细胞自身，称为自分泌。
（二）膜结合型信号分子
在任何一个细胞质膜外都有众多的蛋白质、糖蛋白分子。相邻细胞可通过膜表面的特异性识别和相互作用而传递信号。这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通信，属于这类通讯的有相邻细胞间黏附因子的相互作用、淋巴细胞表面分子的相互作用等。
三、离子通道受体介导的信号转导
离子通道受体是一类自身为离子通道的受体，其中部分通道具有配体结合部位。通道的开放与关闭直接受化学配体的控制，也就是我们所称的配体门控的离子通道，其配体主要是神经递质。由于离子通道受体信号转导的最终效应是细胞膜电位变化，可以认为离子通道受体是通过将化学信号转换为电信号而影响细胞功能的。
离子通道受体的典型代表是N型乙酰胆碱受体，其存在于神经-肌肉接头处的突触后膜上。在它的两个α亚单位上有乙酰胆
碱的结合部位，在乙酰胆碱存在的情况下可以使通道开放，引起质膜对N a + 的通透性增加，产生N a + 内流，使细胞膜
出现去极化的改变，最终引起肌细胞兴奋。从神经递质与受体结合到产生电位的变化仅需0.5ms，适用于完成神经电信号的快速传递。即使有乙酰胆碱的存在，该受体处于通道开放构象的时限仍十分短暂，在几十毫秒内又回到关闭状态。然后乙酰胆碱
与之解离，受体恢复到初始状态，为重新与配体结合做好了准备。
尽管电压门控的离子通道和机械门控的离子通道通常不被称为受体，但其可将物理信号转换为细胞膜电位的改变，具有与化学门控通道类似的信号转导功能，故也可将其归入离子通道型受体介导的信号转导中。与配体门控的离子通道不同，它们接受的是电信号和机械信号，但它们也通过离子通道的活动将信号转导入细胞内。例如，N型乙酰胆碱受体激活后产生的膜电位还需经过电压门控的钠通道兴奋，才能产生动作电位，最终引起骨骼肌收缩。
四、G蛋白耦联受体介导的信号转导
G蛋白耦联受体（G protein-linked receptor）是指激活后作用于与之耦联的G蛋白，然后引发一系列以信号蛋白为主的级联反应而完成跨膜信号转导的一类受体，是一种桥梁分子；因其触发蛋白质信号分子发生一系列生化反应，所以也被称作促代谢性受体(metabotropic receptor)。
（一）受体
G蛋白耦联受体在人体内分布非常广泛，是膜受体中最大的家族。激活这类受体的配体种类非常多，包括儿茶酚胺、5-羟
色胺、乙酰胆碱等几乎所有的多肽和蛋白质类递质或激素。这类受体通常有7个跨膜α螺旋，每个螺旋由20～27个高度保守
的氨基酸残基构成。以β-肾上腺素能受体为例，其第5及第6个螺旋间的结构在与G蛋白相互作用中起重要作用。
（二）G蛋白
G蛋白（GTP-binding protein,G protein）因其活性与GTP/GDP密切相关而得名，是G蛋白耦联受体联系细胞信号通路的关键膜蛋白，由Gα，Gβ及Gγ三个亚基构成；Gα是主要的功能亚单位，其具有GTP酶活性，并且可以与GTP或GDP相结合；另外两个亚单位Gβ及Gγ以功能复合体的形式发挥作用。G蛋白可根据与之结合的鸟苷酸的不同而改变其分子构象，在失活状态和激活状态之间相互变换，起到分子开关(molecular switch)的作用。在未激活前，Gα与GDP结合，Gα，Gβ及Gγ结合成一体呈无活性状态（GDP-GαGβγ）。当配体与受体结合后，受体的构象改变可导致G蛋白中的Gα与GDP解离而与GTP结合，呈现为激活状态，Gα与GTP结合后即与Gβγ解离，转而与效应体如腺苷酸环化酶结合并将其激活。接着位于Gα内的GTP酶将与之结合的GTP水解成GDP，将活化的GTP-Gα转换为失活的GDP-Gα，GDP-Gα会再与Gβγ结合成为无活性的GDP-GαGβγ。因此可见，G蛋白介导的信号转导是暂时性的。
根据Gα亚基的不同，G蛋白有许多亚型，如：Gs、Gi、Gq和G12等，可分别对不同的效应体（酶）发挥激活或抑制的作用。
（三）G蛋白效应器
G蛋白效应器(G protein effector)是指G蛋白直接作用的靶标，包括酶、离子通道以及膜转运蛋白等。常见的效应器包
括腺苷酸环化酶、磷脂酶C、磷脂酶A2和磷酸二酯酶等。它们的作用主要是催化生成/分解第二信使。
（四）第二信使
细胞内有一系列小分子物质在细胞内信号传导过程中作为转导体发挥作用，如环腺苷酸（cAMP），环鸟苷酸（cGMP），
三磷酸肌醇（IP3），磷脂酰肌醇（PIP3），二酰甘油（DAG），C a 2 + 等，它们被称为第二信使(secondary message)。这类分子具有以下特点：上游信号可以使其浓度或分布发生迅速变化；该分子的类似物可模拟细胞外信号的作用；阻断其
变化即可阻断细胞对信息分子的反应；可以激活下游特定的靶蛋白分子。
第二信使可进一步通过激活蛋白酶，产生以靶蛋白磷酸化和构象改变为特征的级联反应或调控基因表达，产生不同的生物
学效应。
（五）G蛋白偶联受体的主要信号传导通路
1.cAMP信息传导途径
这一通路的关键信号分子是cAMP。腺苷酸环化酶作为G蛋白的效应蛋白，多存在于质膜上。在同一细胞中，腺苷酸环化酶既可被Gsα激活，也可被Giα抑制。如在脂肪细胞中，肾上腺素、胰高血糖素及ACTH均可激活Gαs，从而激活腺苷酸环化酶；而前列腺素E1及腺苷则通过激活Giα抑制腺苷酸环化酶。这两种G蛋白中的Gβγ的结构完全相同，对腺苷酸环化酶表现为直接抑制作用。活化的腺苷酸环化酶可使细胞内cAMP生成量增加，而cAMP的降解则由磷酸二酯酶催化，生成5′-AMP。
cAMP的作用是通过蛋白激酶A（cAMP-dependent protein kinase, PKA）实现的。PKA是一类将ATP分子上的磷酸基团转
移到底物蛋白而产生蛋白磷酸化的酶类，被磷酸化的蛋白质底物一方面可发生蛋白特性改变，另一方面可发生构象的改变，
导致其生物学特性发生变化。PKA激活的生物效应有很多，如细胞受到肾上腺素刺激后，通过PKA激活磷酸化酶b，从而活化磷
酸化酶a，磷酸化酶a催化肝糖原降解成1-磷酸葡萄糖，进而升高血糖；另外，cAMP激活的PKA又可使糖原酶磷酸化修饰而失活，抑制1-磷酸葡萄糖合成糖原。
cAMP除通过PKA磷酸化下游蛋白质而产生生物效应外，还可直接作用于膜离子通道而产生信号转导作用，如超极化激活的
环核苷酸门控阳离子通道的膜内侧C末端有一个cAMP结合区域，cAMP与之结合后可直接门控该通道，从而调节细胞的功能。
2.磷脂酰肌醇信息传导途径
这一途径的关键信号分子是IP3和DAG。在某些激素或配体与相应膜受体（也含有7个跨膜螺旋）结合后，诱导Gq的激活，
进而激活磷脂酶Cβ，促进质膜上的磷脂酰肌醇二磷酸（phoisphatidylinositol-4,5-bisphosphate,PI-4,5-P2）水解，生成
两种重要物质——二酰甘油（1,2-diacylglycerol, DAG）及三磷酸肌醇（1,4,5-inositol triphosphate,IP3），它们均为
第二信使。其中IP3是一种小分子水溶性物质，其扩散入胞质后可激活内质网或肌质网等线粒体C a 2 + 库膜上的IP3受体，
其又为化学门控的钙释放通道(calcium release channel)引起细胞内C a 2 + 库释放C a 2 + ，使胞质中C a 2 + 浓度
升高，从而引发 C a 2 + 信号系统产生生理效应。IP3可被IP3磷酸单脂酶降解而终止该过程。DAG为脂溶性分子，生成后仍
然留在质膜上，在膜内侧面结合并激活胞质中的PKC，活化的PKC可以使不同类型细胞中不同靶蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸
化并被活化，其有广泛的作用底物，参与众多的生理过程，既涉及许多细胞“短期生理效应”如细胞分泌、肌肉收缩，又涉及
细胞增殖、分化等“长期生理效应”。DAG在磷脂酶A2等的作用下降解而终止其第二信使的作用。
3. C a 2 + 信息传导系统
由上述IP3触发从细胞内钙库释放进入胞质的C a 2 + ，以及经细胞膜上钙通道进入胞内的C a 2 + ，一方面作为带电粒子可影响膜电位而改变细胞的功能，更重要的是作为第二信使发挥作用。C a 2 + 一般不直接作用于靶蛋白，而是通过与不同的蛋白结合而发挥作用，参与细胞内信号转导过程。胞内能与C a 2 + 结合的蛋白统称钙结合蛋白（calcium-binding protein，CaBP或calbindin）。目前广为认同的钙调蛋白(calmodulin, CaM)就是一种常见的CaBP。CaM本身没有活性，其活化过程可分为两步：首先C a 2 + 与CaM结合形成活化状态的C a 2 + -CaM复合体，然后再与靶酶结合将其活化，此反应过程受C a 2 + 浓度的可逆调节。
由IP3引起的胞质内C a 2 + 浓度的升高持续时间非常短，一旦完成其信号可通过两种机制降低细胞内的C a 2 + 浓度：①通过质膜上的C a 2 + 泵将C a 2 + 泵出细胞；②通过内质网膜上的C a 2 + 泵将C a 2 + 泵入内质网腔。此外，当IP3完成其作用后，即被磷酸酶水解成为1,4-二磷酸肌醇，失去其作用。
五、酶联受体介导的信号通路
酶联受体主要是涉及神经营养因子受体、生长因子受体和细胞因子受体等，此类受体介导的信号转导主要是调节蛋白质的
功能和表达水平。
（一）基本模式
酶联受体介导的信号通路比较复杂。细胞内的蛋白激酶有许多种，可组合成不同的信号转导通路。虽然各个通路具体作用
模式有各自的特点，但基本模式大致相同，主要包括以下几个阶段，首先，配体分子与受体结合，导致第一个蛋白激酶被激
活。这是其“酶联受体”名称的由来。有的受体自身具有蛋白激酶活性，激活其细胞内的结构域表现出蛋白酶的活性。另外有
些受体自身没有蛋白激酶活性，其通过蛋白质-蛋白质相互作用激活某种蛋白激酶。随后，通过蛋白质-蛋白质相互作用或蛋
白激酶的磷酸化修饰作用激活下游信号转导分子，从而传递信号，最终激活一些特定的蛋白激酶。这些蛋白激酶通过磷酸化修
饰激活代谢途径中的关键酶、转录因子等，影响细胞的代谢、基因表达、细胞运动、细胞增殖等。
（二）常见的细胞信号转导通路
1.酪氨酸激酶受体及其信息转导通路
以丝裂原激活的蛋白激酶（MAPK）为代表的信号转导通路称为MAPK通路，其主要特点是具有MAPK级联反应。MAPK分为3个
家族，即ERK家族、p38家族和JNK家族。
在不同的细胞中，MAPK通路的组成成员及诱导的细胞反应是不同的。RTK-Ras-MAPK通路是主要的信号通路之一，也是研
究的最清楚的信号通路，其代表是生长因子介导的信号转导。配体与受体结合后可激活酪氨酸激酶（RTK）的活性，进而激活Ras-MAPK途径进行信号转导。主要途径是当配以与受体结合诱导RTK磷酸化，使静息状态下的RTK单体转化为具有蛋白激酶活性
的RTK二聚体；受体自身的酪氨酸残基磷酸化，在接头蛋白Grb2的介导下与SOS蛋白结合，并将其活化；活化的SOS与Ras蛋白
结合，催化Ras释放GDP并与GTP结合；活化的Ras可激活MAPKKK，经过三级联的激活最终活化MAPK；活化的MAPK可进入细胞核，通过磷酸化作用激活多种效应蛋白，从而使细胞对外来信号产生应答。与G蛋白耦联受体相
比，其信号传导通路比较简捷，但是产生的效应却比较缓慢，因其也需要通过胞内多种蛋白信号的级联反应，甚至需要通
过对基因表达的调控才能产生效应，这些效应主要涉及细胞代谢、生长、增殖、分化和存活等多个过程。
2.含鸟氨酸环化酶结构的受体及其信息转导通路
鸟苷酸环化酶受体是一种跨膜区仅为一条α螺旋的受体分子，其胞外具有配体结合区域，胞内为具有鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase, GC)活性的结构。激活该受体的配体目前发现的主要是心房钠尿肽(atrial natriuretic peptide, ANP)。ANP与细胞表面受体结合后，使GC活化，产生第二信使cGMP。cGMP继而激活蛋白激酶G（cGMP-dependent protein
kinase,PKG）。PKG由一条肽链构成，有催化区与调节区。当调节区与cGMP结合后，酶蛋白空间构象发生变化，催化区被激活，作为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，使效应底物蛋白磷酸化而实现信号的转导，产生生理学效应，最终导致血管舒张、排钠利尿。
一氧化氮(nitric oxide, NO)是一种既具有第二信使又具有第一信使特征的气体信号分子，也通过cGMP-PKG通路而产生
生物效应。NO-cGMP系统在人类和动物的多种组织、细胞中广泛存在，它代表了一种细胞间和细胞内信息转导和功能调节新
的信号转导机制。乙酰胆碱、缓激肽及ATP等物质可引起细胞内C a 2 + 浓度增加，继而激活细胞内一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)。NOS可催化L-Arg合成第二信使NO，NO继而激活cGMP、PKG，产生生物学效应，如调节心血管系统、神经系统和免疫系统的功能。
3.含丝氨酸/苏氨酸激酶结构的受体及其信息转导
转化生长因子家族，如转化生长因子β(transforming growth factor β, TGFβ)、骨形态形成蛋白(bone morphogenetic proteins, BMPs)的受体属于跨膜丝氨酸/苏氨酸激酶受体。与酪氨酸激酶受体不同的是丝氨酸/苏氨酸激酶
受体的胞内结构具有丝氨酸/苏氨酸激酶的活性，受体分为Ⅰ、Ⅱ两型。配体与受体结合后，Ⅰ型和Ⅱ型受体聚合，使得Ⅰ型受
体胞内区的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化并激活，进一步激活Smad从而启动信号传导通路。
4.与胞质中酪氨酸激酶耦联的受体及其信息转导
许多细胞因子，如干扰素(interferon, IFN)、白细胞介素(interleukin, IL)和红细胞生成素(erythropoietin, EPO)等
膜受体胞内部分并没有任何酶的活性，故不能直接进行生物信号放大。当配体与受体结合时，受体发生二聚化，并与胞质中一种
具有激酶结构的接头蛋白JAK(Janus Kinase)结合，故此这种受体又被称为招募型受体(recruitment receptor)。JAK本身具
有酪氨酸激酶的活性，可使受体及JAK自身发生磷酸化，磷酸化后的复合物进一步与胞内的一类转录因子STATs(signal transducers and activators of transcription)结合，使STATs也发生磷酸化、二聚化而激活。被活化的STATs二聚体进入
细胞核调节基因的表达。这类信号转导的下游不涉及传统的第二信使信号传导通路，招募型受体对信号转导的特异性需要通过共
受体或受体寡聚来实现。
六、核受体介导的信号转导
细胞内受体也是由蛋白质构成的，由于分别定位于细胞质或细胞核，因此可以与能够自由穿越细胞膜的脂溶性配体结合后
发挥作用。无论受体位于细胞质还是细胞核，与配体结合后都需转入细胞核内发挥作用，因此常把细胞内的受体系统称为核受
体(nuclearreceptor)。核受体主要包括类固醇激素（例如：糖皮质激素受体、盐皮质激素受体和性激素受体）、甲状腺激素
受体、维生素D3受体等，其可以与配体结合后调控特异的蛋白质表达，因此也被称为基因表达学说。
核受体为多肽单链结构，一般处于静止状态，要发挥其生理作用，首先需要活化后才能与靶基因上特定的DNA序列，即被
称为激素反应元件(hormone response element,HRE)的特定片段相结合，与其他的转录因子共同调控DNA的转录。参与核受
体的活化是由一类被称为分子伴娘(molecular chaperone)的蛋白质分子完成的，这类蛋白质包括HSP70、HSP90等热休克蛋白，在平常的情况下，其覆盖了受体的DNA结合区域，抑制其作用；在激素进入胞质与受体结合构成激素-受体复合物后，核受体便
和热休克蛋白解离使得受体上的核转位信号暴露，激素-受体复合物二聚体进入细胞核内，在其他转录因子的参与下共同调控
靶DNA的转录，从而合成某种功能蛋白质所需的mRNA。mRNA经过一系列过程最终在胞质内核糖体的作用下合成新的功能蛋白质，从而引起细胞的生物学功能发生变化。位于细胞核内的受体，如甲状腺激素受体，平时即没有与热休克结合，因而不需要激活
作用，只要与相应的配体结合后即能发挥作用，调节靶基因的表达。
与膜蛋白受体介导的生物学效应相比较，由核受体介导的生物学效应需要合成新的功能蛋白质，因此需要较长的反应时间。一般而言，前者会在数秒至数分钟内产生效应，而后者则需要数十分钟至数小时以上的时间。
一、细胞信号转导概述 （一）信号转导的概念 在多细胞生物体中，细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应，将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子，并产生生物效应的过程。通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction)，即生物活性物质（如神经递质、激素、细胞因子等）通过受体或离子通道的作用，将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化，从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。 （二）信号转导系统的基本组成 细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内，与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化，激活转运体，进而启动细胞内的信息转导途径（如效应体的级联反应），最终导致细胞功能的改变。 （三）信号转导的主要途径 根据介导的配体和受体的不同，信号转导可分为两大类，一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体，随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用，最终作用于效应体，产生效应。依据膜受体特性的不同，这类信号转导又有多种通路，主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用，这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。 （四）信号转导途径间的交互联系 细胞信号转导通路的细节非常复杂，涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程，而且各种信号转导通路间存在更为 复杂的联系，构成错综复杂的信号网络(signaling network)。主要表现为以下几种形式：一条信号转导途径中的成员可干预 另一条信号转导途径；不同的信号转导途径可共同控制同一信息分子及基因调控区；一个信息分子可激活多条信号转导途径。 （五）信号转导与疾病 信号转导在细胞正常功能与代谢中起着重要作用，是细胞对外界刺激做出的必要反应的途径。当其中某一环节发生障碍时，细胞则不能对外界刺激做出正确的反应，这将导致细胞发生病变。许多疾病的产生与信号转导异常相关，主要表现为下列几种形式：受体相关疾病，如非胰岛素依赖性糖尿病是由于胰岛素受体数量减少或功能异常导致的细胞对胰岛素敏感性降低，耐受力增强，引起的细胞糖代谢障碍的疾病；G蛋白相关疾病：如霍乱弧菌引起的腹泻是由于霍乱弧菌毒素抑制了GTP酶的活性，导致G蛋白处于持续激活状态，大量的C l −和H C O 3 −从细胞进入肠腔，引起大量水分进入肠腔，导致剧烈腹泻；蛋白酶功能异常相关的疾病：肿瘤促进剂佛波酯可引起PKC长时间、不可逆的活化，导致细胞持续增殖，最终导致 肿瘤。 二、信息分子
第八章细胞信号转导 名词解释 1、蛋白激酶proteinkinase 将磷酸基团转移到其他蛋白质上的酶，通常对其他蛋白质的活性具有调节作用。 2、蛋白激酶CproteinkinaseC 一类多功能的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，可磷酸化多种不同的蛋白质底物。 3、第二信使secondmessenger 第一信使分子（激素或其他配体）与细胞表面受体结合后，在细胞内产生或释放到细胞内的小分子物质，如cAMP，IP3，钙离子等，有助于信号向胞内进行传递。 4、分子开关molecularswitch 细胞信号转导过程中，通过结合GTP与水解GTP，或者通过蛋白质磷酸化与去磷酸化而开启或关闭蛋白质的活性。 5、磷脂酶CphospholipidC 催化PIP2分解产生1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油(DAG)两个第二信使分子。 6、门控通道gatedchannel 一种离子通道，通过构象改变使溶液中的离子通过或阻止通过。依据引发构象改变的机制的不同，门控通道包括电位门通道和配体门通道两类。 7、神经递质neurotransmitter 突触前端释放的一种化学物质，与突触后靶细胞结合，并改变靶细胞的膜电位。 8、神经生长因子nervesgrowthfactor，NGF 神经元存活所必需的细胞因子 9、受体receptor 任何能与特定信号分子结合的膜蛋白分子，通常导致细胞摄取反应或细胞信号转导。 10、受体介导的胞吞作用receptormediatedendocytosis 通过网格蛋白有被小泡从胞外基质摄取特定大分子的途径。被转运的大分子物质与细胞表面互补性的受体结合，形成受体-配体复合物并引发细胞质膜局部内化作用，然后小窝脱离质膜形成有被小泡而将物质吞入细胞内。 11、受体酪氨酸激酶receptortyrosinekinase，RTK 能将自身或胞质中底物上的酪氨酸残基磷酸化的细胞表面受体。主要参与细胞生长和分化的调控。 12、调节型分泌regulatedsecretion 细胞中已合成的分泌物质先储存在细胞质周边的分泌泡中，在受到适宜的信号刺激后，才与质膜融合将内容物分泌到细胞表面。 13、细胞通讯cellcommunication 信号细胞发出的信息传递到靶细胞并与受体相互作用，引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。 14、细胞信号传递cellsignaling 通过信号分子与受体的相互作用，将外界信号经细胞质膜传递到细胞内部，通常传递至细胞核，并引发特异性生物学效应的过程。 15、信号转导signaltransduction 细胞将外部信号转变为自身应答反应的过程。
细 胞 信 号 转 导 综 述 09级临床2班 隋德岭 0941105217
一、细胞信号转导的概念 细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。 传导通路示意图 二、信号转导受体 [1]（一）膜受体 1．环状受体(离子通道型受体) 多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。引起迅速短暂的效应。 2．蛇型受体 7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受 体[2] [3]。G蛋白示意图 3．单跨膜α-螺旋受体 包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。 （1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。 （2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。（二）胞内受体 位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区 (三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进
1基本概念 信号转导signal transduction——细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。 化学信号chemical signals——细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。 物理信号physical signal——细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。 G蛋白G protein——全称为GTP结合调节蛋白(GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。 第二信使second messenger——能被胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。在植物细胞中的第二信使系统主要是钙信号系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统等。 动作电波action potential，AP——也叫动作电位，指细胞和组织中发生的相对于空间和时间的快速变化的一类生物电位，它是植物的一种物理信号，可通过输导组织传递。 钙调素calmodulin，CaM——是最重要的多功能Ca2+信号受体，为单链的小分子酸性蛋白。当外界信号刺激引起胞内Ca2＋浓度上升到一定阈值后，Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。 磷脂酰肌醇phosphatidylinositol，PI——亦称肌醇磷脂(lipositol)，即其肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目的磷酸酯化，PI为磷脂酰肌醇；PIP为磷脂酰肌醇-4-磷酸；PIP2为磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸。肌醇磷脂参与细胞胞内的信号转导。 肌醇-1，4，5-三磷酸inositol-1，4，5-triphosphate，IP3——植物细胞内信号分子，通过调节Ca2+浓度来传递信息。 二酰甘油diacylglycerol，DG——或DAG，植物细胞内信号分子，通过激活蛋白激酶C(PKC)来传递信息。 磷酸脂酶C phospholip C PLC——存在于质膜中催化水解PIP2生成肌醇-1，4，5-三磷酸(IP3)和二酰甘油(diacylglycerol，DG，DAG)两种信号分子。 蛋白激酶protein kinase，PK——此酶的催化作用是将A TP或GTP的磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸的残基上，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。 蛋白磷酸酯酶protein phosphatase，PP——或称蛋白磷酸酶，催化底物蛋白质的氨基酸的残基上的脱磷酸化作用，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。 蛋白激酶Cprotein kinase C，PKC——DAG的受体，当质膜上的DAG与PKC分子相结合并使之激活，激活的PKC进一步使其他激酶磷酸化，导致细胞产生相应的反应。
细胞生物学中的细胞信号转导细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，维持生命活动所需的信 息传递在细胞间通过细胞信号转导完成。细胞信号转导是细胞内外信 号通过一系列分子事件转化为适当的细胞响应的过程。它在维持组织 和器官功能、调控生长发育、细胞存活和凋亡以及抵抗疾病方面起着 重要的作用。 一、细胞信号转导的基本机制 细胞信号转导的基本机制主要包括信号发生、信号传导和信号调控 三个阶段。信号发生是外界刺激通过细胞膜上的受体识别和结合，如 膜受体、胞内受体和细胞内分子，从而触发细胞内的一系列反应。信 号传导是指通过信号分子的传递，将外界刺激的信息传递到细胞内部，从而引发特定的细胞响应。信号调控是指通过一系列内部调控机制， 使细胞对特定信号的响应能力处于适当状态。 二、细胞受体与信号转导 细胞受体是细胞表面或细胞内的蛋白质，用于识别和结合外界信号 分子，从而触发细胞内的一系列反应。细胞受体可分为膜受体和胞内 受体两类。膜受体主要包括离子通道受体、酪氨酸激酶受体和七次跨 膜结构的G蛋白偶联受体。胞内受体主要包括核激活受体和酪氨酸激 酶受体。 三、信号分子的传递途径
信号分子的传递途径主要包括神经递质、内分泌、细胞间联系和细 胞外基质四种方式。神经递质是一种能够跨越神经突触将信号传递到 相邻细胞的分子物质，如乙酰胆碱、多巴胺等。内分泌是指通过血液 或淋巴系统将信号分子从一个部位传递到远离的细胞或组织，如胰岛素、甲状腺激素等。细胞间联系是指通过细胞膜上的连接蛋白将信号 分子从一个细胞传递到相邻的细胞，如细胞间连接、紧密连接等。细 胞外基质是指胞外特定位置存在的一类分子物质，如基质金属蛋白酶、胶原蛋白等。 四、信号转导通路 信号转导通路是指信号分子在细胞内特定的分子事件中是否发挥作 用的一系列分子过程。常见的信号转导通路包括酪氨酸激酶通路、丝 裂原活化激酶通路、磷脂酰肌醇通路等。酪氨酸激酶通路是通过酪氨 酸激酶的活化，进而触发一系列磷酸化级联反应，从而传递信号。丝 裂原活化激酶通路是通过一系列蛋白激酶的磷酸化和激活，最终导致 转录因子的磷酸化和核传入，从而影响基因的表达。磷脂酰肌醇通路 是通过磷酸酶的作用，最终导致磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）的水解产 生二个二磷酸（IP3）和二个二磷酸甘油（DAG），分别参与细胞内钙 离子的释放和蛋白激酶C的激活。 五、信号转导的调控 信号转导过程中存在着许多调控机制，以确保细胞对特定信号的响 应能力处于适当状态。调控机制包括信号传递的启动、信号的干涉和 信号的终止三个阶段。启动阶段主要通过信号分子的识别和结合来启
细胞的信号转导 细胞是生命的基本单位，通过信号转导系统向外界刺激做出反应。信号转导是细胞内外信息传递的关键过程，控制了细胞的生长、分化和适应环境的能力。本文将探讨细胞信号转导的机制、重要的信号转导通路以及相关研究进展。 1. 信号转导的机制 细胞信号转导是通过特定的信号分子和受体之间的相互作用来实现的。外界刺激（如激素、细胞因子、神经递质等）通过与受体结合，启动了信号传递的级联反应。这些受体可以是细胞膜上的受体、核内的受体或细胞器上的受体。其中，细胞膜上的受体是最常见的，包括离子通道型受体、酪氨酸激酶型受体和七膜通道型受体等。一旦受体被活化，它会与特定的信号转导分子相互作用，进而引发下游信号传递通路。 2. 重要的信号转导通路 （1）G蛋白偶联受体（GPCR）通路 GPCR是一类常见的细胞膜受体，广泛参与了细胞的信号传导。激活GPCR会导致蛋白质G的激活，进而调节细胞内的酶活性或与其他蛋白质相互作用，从而触发多个信号转导通路，如cAMP、内分泌素和磷脂酰肌醇等信号通路。 （2）修饰酶信号转导通路
磷酸化和去磷酸化是常见的修饰酶活性的方式，涉及到蛋白激酶和 磷酸酶等酶家族。激活的蛋白激酶可以磷酸化特定的底物，而磷酸酶 则能够去磷酸化这些底物。这些修饰酶在信号转导过程中起到了关键 的调控作用。 （3）细胞因子受体激酶（RTK）通路 RTK是细胞膜上的磷酸酶受体，能够与生长因子、细胞因子等信号 分子结合。当受体与配体结合后，激活的酪氨酸激酶区域开始磷酸化 下游分子，从而启动一系列信号转导的级联反应。RTK通路参与了细 胞的增殖、分化和存活等过程，与多种疾病的发生发展密切相关。 3. 信号转导的研究进展 近年来，关于细胞信号转导的研究取得了许多重要进展。研究人员 发现了新的信号转导通路、信号分子及其相互作用，并揭示了信号转 导在疾病发生发展中的作用。例如，研究人员发现在某些癌症中，信 号转导通路的突变或异常激活会引发异常增殖和转移，为癌症的治疗 提供了新的靶点。此外，细胞信号转导的研究还涉及到免疫调节、发 育生物学、神经科学等诸多领域，对理解细胞功能和疾病的发生机制 具有重要意义。 细胞信号转导是细胞内外信息传递的关键过程，控制了细胞的生长、分化和适应环境的能力。通过机制的解析和信号转导通路的研究，人 们逐渐认识到信号转导在生命活动中的重要性，并为疾病的治疗提供 了新的方向。未来的研究将进一步深入探索信号转导的调控机制、寻
细胞信号的转导机制 细胞是人体的最小单位，对于一个有机体的正常生长、发育、功能调节以及应对外界环境的变化，都离不开细胞内部与外部信息的交互和转导。而这些信息交互和转导的过程就是细胞信号转导机制。本文将深入探讨这一机制的原理和应用。 细胞信号转导的基本原理 细胞信号转导就是指各种细胞外信息（如激素、细胞因子、神经递质等）在细胞内部通过一系列的反应和调节，从而引发特定反应和细胞行为的过程。从宏观上看，这个过程非常复杂，但实质上是由三个基本组成部分组成：信号发生体、信号传递通路和介导信号效应的信号响应体。 其中，信号发生体指的是细胞表面或细胞外的一些分子，这些分子能够与特定的信号分子发生结合，从而引起细胞内部的信号传递。例如，细胞膜上的受体分子和细胞外源性配体的结合就是一种常见的信号发生体。 而信号传递通路则是指信号分子在细胞内部通过一系列的化学反应和各种信号蛋白的作用，依次传递至下一个环节，并最终激活或抑制特定的细胞行为和生理过程。这个过程非常复杂，目前被研究得比较透彻的是受体酪氨酸激酶（RTK）通路和G蛋白偶联受体（GPCR）通路两类。 最后一个组成部分是信号响应体，指的是在信号传递通路中介导信号效应的特殊分子，如蛋白激酶、蛋白激酶激活酶、转录因子等。细胞的命运和特定行为等，都是通过这些信号响应体而被生发和调节的。其中，影响细胞生存、增殖、分化和程序性死亡的几个主要信号通路包括：JNK途径、FOXO途径、PI3K/AKT/mTOR 途径、NF-κB途径等。 细胞信号转导机制的应用
细胞信号转导机制在生物学研究和医学应用上有着广泛的应用。其中，对小分 子化合物抑制剂的发现和研究，就是一个重要的应用领域。 小分子化合物抑制剂是一类能够特异性结合信号响应体，并阻碍其功能发挥的 化合物。在临床治疗和疾病研究中，它已经成为了诊断、预防和治疗的有力工具。 例如，癌症就是一种病理状态，和细胞信号转导机制中的一系列异常变化密切 相关。目前，一个常用的治疗策略就是使用特定的小分子化合物抑制剂，其中针对突变的基因或异常激活的信号通路的针对性抑制剂，已成为临床肿瘤治疗的重要手段。例如，在HER2阳性乳腺癌治疗中，经典的药物就是特定结合HER2的小分子化合物Tykerb。 除此之外，小分子化合物抑制剂还在许多生物研究中得到了广泛应用。例如， 转录因子的众多下游基因往往我们并不能直接通过蛋白质诱导表达，因此，小分子化合物抑制剂对这部分基因的调控仍然有着广泛的应用价值。同时，某些小分子化合物还可通过介导细胞自噬、干细胞治疗等特殊通路来发挥疗效。但随着小分子化合物抑制剂的不断使用和研究，也不断出现一系列新的问题，如副作用、耐药性等，这些问题也将成为今后研究的重点之一。 总之，细胞信号转导机制作为一个非常重要的细胞内过程，在各种生物学和医 学领域都有着广泛的应用。将来，随着生物技术和药物化学的发展，有望发现更多适合临床的化合物和更高效的信号转导机制靶点，使更多的疾病得到更好的控制和治疗。
细胞内信号转导的机制 细胞内信号转导是指信号从细胞外传递到细胞内，然后通过特 定的信号转导途径被转化为具有相关生物功能的信息。细胞内信 号转导是细胞发生生物学反应的过程，涉及多种反应和机制。 一、细胞外信号传输 细胞外信号传输是指信号从外部环境传达到细胞内。在细胞外 环境中，有许多的已知信号，这些信号与其特定的受体结合，然 后将信号传递到细胞内。细胞外信号传输可以是一种化学信号或 是电信号。 二、受体激活 在细胞外信号传输的过程中，细胞膜的特定受体结合了特定的 化学信号，然后引发了一系列的反应。当受体被化学信号激活时，它会通过激活蛋白激酶、蛋白酶和其他效应蛋白来传递信息到细 胞内部。 三、激酶结构
在受体激活后，激酶激活蛋白质并调节一些细胞进程。激酶是一种蛋白质，当它被激活时，可以磷酸化其他蛋白质。其中，蛋白激酶B和靶蛋白激酶A是两种蛋白质，它们具有调控细胞进程的功能。 四、信号转导途径 信号转导途径是细胞内传递信号的途径。最常见的信号转导途径包括MAPK途径、Wnt途径和Notch途径。这些途径中的每一种途径都有其特定的激酶结构和反应机制。 五、 MAPK途径 MAPK途径是指通过3个级别的酶级联和磷酸化反应将信息从细胞膜内侧传递到细胞内部。在这个过程中，MAPK成员会依次激活MEK，ERK1/2和细胞核蛋白p90RSK。这些成员共同响应信号，进一步调控细胞的转录和转录物翻译。 六、 Wnt途径
Wnt途径是一种广泛存在的信号转导途径，它参与了胚胎发展、成年后的组织修复和维护。在这个过程中，Wnt信号会激活β-catenin蛋白的核转位，并进一步调节细胞进程。 七、 Notch途径 Notch途径是一种重要的信号转导途径，它调节了许多基本的 生物学进程，如细胞增长和分化。Notch细胞膜受体会与Delta和Jagged蛋白质结合，在此过程中会激活并调节一些基因转录。 总之，细胞内信号转导的机制是一个复杂的过程，涉及到许多 反应、酶和途径。这些机制对于花生、生长和维护细胞稳态具有 至关重要的作用，且可以成为未来疾病治疗的潜在靶点。
细胞信号转导的基本机制 细胞信号转导是指细胞内外信息的传递和处理。这个过程非常复杂，必须包括多种各具特色的分子和化学反应。其基本机制可以分为三个步骤：接收、信号传递和响应。 1.接受信号 作为信息传递的开端，细胞通常通过特定的蛋白质来感知外部信号。这些蛋白质被称为受体，它们可以与外部信号结合并将其转换成内部可识别的信号。例如，膜上受体能够与分子信号物质如激素、神经递质和细胞外基质结合，使得它们能够转换成细胞内信号物质。 受体的外部结构特征，如形状和电荷，决定了其选择哪些信号物质。通过受体分子的构造、调节和配对，细胞能够确定同时接受哪些信号，并将它们聚合在一起转换成细胞内信号。 2.信号传递
接收到信号后，细胞需要将信号传递到细胞内部。信号传递的过程需要涉及多个分子和化学反应，其中最常见的是通过分子复合或转移来传递信号。例如，如果一个高浓度的激素分子与膜上受体相互作用，在一些情况下，这可能会导致一系列加酶或去磷酸化反应，从而引起一系列细胞活动和反应。 一个非常重要的信号传递分子是蛋白质激酶和磷酸酶。它们能够帮助传递信号，从而导致多种细胞反应，如基因转录和细胞增殖。 3.响应 当细胞内部的信号传递被激活后，它们会导致特定的细胞活动和反应。这些反应可能是细胞生存和增殖所需的，也可能是对环境变化的反应，如细胞运动和化学反应。 细胞信号转导机制对人类健康有着重要的影响。失调的信号转导通常与多种疾病有关，如癌症、心脏疾病和神经退行性疾病。因此，对这些信号转导的深入理解，对预防和治疗这些疾病有着重要的意义。
总结 细胞信号转导是一个复杂的过程，需要许多分子和化学反应的参与。它被分为三个关键步骤：接收、信号传递和响应。对这些机制的深入了解，不仅有助于我们了解细胞如何根据环境变化执行其功能，还有助于我们更好地预防和治疗疾病。
细胞信号转导 细胞信号转导（cell signal transduction): 指的是偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制。 其分子途径分为三个阶段： 1、胞外刺激信号传递 (1)环境刺激：(光、温度、水分、重力、伤害、病原菌毒物、矿物质及气体） 最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光强、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。 （2）胞间信号传递： 当环境刺激的作用位点与效应位点处在不同部位时，就必然发生信号的产生和传递。这些胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号就是细胞信号转导过程中的初级信号，即第一信使（first messenger）。 A、化学信号（chemical signals）：指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起 细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。 胞间化学信号长距离传递的主要途径是韧皮部，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1 mm·s-1；其次是木质部集流传递。 B、物理信号（physical signals）：指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能 的物理因子，如：电波、水力学信号等。 胞间物理信号电波长距离传递途径是维管束，短距离传递则通过共质体及质外体。敏感植物动作电波的传播速度可达200 mm·s-1 。 2、膜上信号转换 （1）受体（receptor）：
受体：指位于细胞质膜上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。 质膜表面有三种类型受体： a、G蛋白偶联受体(G-protein-linked receptor) b、酶联受体(enzyme -linked receptor) c、离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor) 受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。 （2）G蛋白 G蛋白：GTP结合调节蛋白（GTP binding regulatory protein ），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。 在活细胞内由三种不同亚基（α、β、γ）构成的异源三聚体G蛋白位于内膜内侧，依赖自身的活化和非活化状态循环实现跨膜信号转换。 刺激信号与膜受体结合受体激活 信号传递给G蛋白α-亚基与GTP结合而活化活化的α-亚基呈游离状态触发效应器，把胞外信号转换成内胞信号 3、胞内信号传递及蛋白质可逆磷酸化 (1)细胞内信号传递系统 第二信使（second messenger）：指由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。 A、钙信号系统 各种胞外刺激信号可能直接或间接地调节钙运输系统而引起胞内游离Ca2+浓度的变化，并导致不同的细胞反应。(静息态细胞质Ca2+浓度：10-7~10-6mol.L-1,质外体Ca2+浓度：
细胞信号转导的机制及其应用细胞是身体的基本单位，它们通过信号转导相互通信并调控彼此的活动。细胞信号转导是一种非常复杂的过程，它涉及到许多受体、信号分子和调节分子。这种过程不仅仅可以解释细胞的内部调节机制，还可以为科学家们提供很多有用的信息，以便研究各种疾病的机制和治疗方法。 基本机制 细胞的信号转导可以分为三个主要的步骤：信号接受、信号转导和反应。第一步是细胞膜受体通过结合相应的信号分子来接收信号。这个过程在许多方面都非常复杂，涉及到特定的结构以及一系列的细胞内信号转导分子。 一旦信号被接收到，它就开始在细胞中旋转。最常见的信号转导通路之一涉及蛋白激酶。一些受体会直接作为激酶来工作，以便向下传递信息。激酶可能会影响细胞内的多种分子，从而改变它们的结构和功能。
最后一个步骤是细胞对信号的反应。这可能意味着改变细胞的 基因表达、细胞增殖等。 应用领域 细胞信号转导及相关基因在许多疾病和研究领域都有重要的应 用价值。一些药物的设计就是通过影响信号转导来实现的。比如，耐多巴（Rapamycin）就是一种通过抑制特定激酶的药物。它通常 被用于治疗一些涉及细胞分裂、增殖以及免疫调节的疾病。 另一个重要的应用领域是癌症研究。在许多癌症中，细胞信号 转导出现了异常，导致细胞长期处于过程性分裂状态。通过研究 这些变化，科学家们希望能够发现新的治疗方法或通过调节信号 转导来减轻患者症状。 在神经学中，细胞信号转导也起着至关重要的作用。神经递质 是细胞信号转导的一个重要例子，它帮助神经元之间传递信息。 通过了解神经元之间的信号转导，科学家们希望能够发现新的治 疗方法或开发新的药物来帮助治疗神经系统疾病。
细胞信号转导 摘要：细胞信号转导是指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合,引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用,直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种 生物学效应形成的过程. 细胞或者识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种信号(来自于周围或远距离的细胞)，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞的死亡。 关键词：细胞信号、受体、传导 正文：一、细胞信号转导的概念 细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。 二、信号转导受体 （一）膜受体 1．环状受体 (离子通道型受体) 多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。引起迅速短暂的效应。 2．蛇型受体 7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体。 3．单跨膜α-螺旋受体 包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。 （1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。 （2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。 （二）胞内受体 位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。? 胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区 (三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性 1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA结合蛋白。受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。 2．G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。以三聚体存在并与GDP结合者为非活化型。当α亚基与GTP结合并导致βγ二聚体脱落时则变成活化型，可作用于膜受体的不同激素,通过不同的G 蛋白介导影响质膜上某些离子通道或酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓度和后续的生物学效应。 三、细胞信号转导的主要途径 1．G蛋白介导的信号转导途径亚基的功能，参与细胞内信号转导。信息分子与受体结
细胞的信号传导机制 细胞是生命体的基本单位，包括了许多化学反应、细胞分裂、细胞凋亡等过程。这些过程需要细胞内的许多信号传递机制进行调节和控制。细胞内的信号传递机制是一个复杂的系统，其中包括了细胞膜上的受体、信号转导通路、细胞核内的转录因子等多个部分。本文将对细胞的信号传导机制进行探讨。 一、受体和信号传递通路 细胞膜上的受体是细胞接收外部信号的重要通道。受体按其性质可分为离子通道型受体和嵌合型受体。离子通道型受体能够直接传导离子，如神经元上的Na+、K+离子通道。嵌合型受体则是和细胞内质膜上的信号传递通路相连，起到转导信号的作用。 信号传递通路是细胞传递外部信号的一个网络。当外部信号分子（如激素）在体外结合到受体上时，会引起受体的构型改变，进而与质膜上的其他蛋白质结合，如酪氨酸激酶等次级信号传递通路，依次传递信号，最终影响细胞内的基因表达、蛋白合成和代谢。
二、线粒体内的信号传递 线粒体是细胞内的一个重要器官，它不仅参与能量代谢，还有着自主的信号传递机制。在细胞应激、代谢需求或与环境适应等情况下，线粒体会释放一系列信号分子，如细胞质色素C，参与调控细胞凋亡、自噬等过程。 线粒体内信号传递的每个步骤都至关重要。线粒体膜潜规是线粒体内最重要的电化学变化，它衡量了细胞内能量代谢水平。线粒体钙离子的释放、线粒体周围一些特定的磷脂、胆固醇等都会影响线粒体功能。一些线粒体膜内的信号转导蛋白质，如线粒体透过孔开放蛋白（MOMP），则是细胞凋亡过程中至关重要的调节点。 三、细胞核内的信号传递 当信号分子影响到细胞核内的蛋白质时，它们通常会影响到转录因子的活性，从而调节基因的表达。细胞核内的信号传递机制的研究也日益深入，不仅包括了信号转导蛋白质如一氧化氮等，还包括了一些小分子为基础的药物，如可卡因和天然产物石油酚等。
细胞信号转导 细胞信号转导是细胞内外环境信息传递和响应的过程。在细胞内外 环境发生变化时，细胞通过感知这些信号并传导到细胞内部，最终引 发一系列的生物学效应。本文将介绍细胞信号转导的基本概念、机制 与重要研究领域。 一、信号转导的基本概念 细胞信号转导是细胞内外信号信息通过具体的分子机制传递到细胞 内部，并且在细胞内引发相应的生物学反应。信号可以是化学物质、 光线、温度和压力等，这些信号通过细胞膜表面受体或胞浆内受体与 信号分子特异性结合，从而激活一系列的信号转导分子。细胞信号转 导的过程通常包括受体激活、信号传导、增强或抑制等多个环节。 二、信号转导的机制 在细胞信号转导的过程中，不同信号可以通过不同的机制进行转导，包括直接通过受体激活、信号级联放大、二级信号传导以及负反馈调 控等机制。 1. 直接激活：有些信号可以直接通过受体激活下游分子，例如膜受 体激活酪氨酸激酶，进而磷酸化下游调节因子。 2. 信号级联放大：部分信号转导可以通过级联放大的方式增强信号 的强度和传递效果。一个典型例子是G蛋白偶联受体信号转导通路， 一个G蛋白偶联受体可以激活多个G蛋白，每个G蛋白可进一步激活 下游信号转导分子。
3. 二级信号传导：某些信号分子可以通过激活下游信号分子形成二 级信号传导，例如细胞内钙离子浓度的增加可以激活蛋白激酶C，进 而磷酸化下游的蛋白质。 4. 负反馈调控：为了避免过度的信号激活，细胞常常会通过负反馈 调控机制来抑制信号转导分子的活性，以保持信号的动态平衡。 三、细胞信号转导的重要研究领域 细胞信号转导是生物学的重要研究领域，许多科学家致力于探索细 胞内信号传导的机制和调控网络。以下是其中的几个重要研究领域： 1. 肿瘤信号转导：细胞信号转导的异常调控与肿瘤的发生和发展密 切相关。研究人员通过研究与肿瘤发生相关的信号转导通路，探索肿 瘤的分子机制，并寻找新的治疗靶点。 2. 免疫信号转导：细胞信号转导在免疫系统中起着重要的作用。研 究人员致力于解析免疫应答的信号转导网络，以揭示免疫反应的机制，为免疫相关疾病的治疗提供新的思路。 3. 神经信号转导：神经系统中的信号转导是复杂而精密的，它在记忆、学习和行为调控中起着至关重要的作用。神经学研究人员通过探 索神经信号转导的机制，为神经退行性疾病的治疗提供新的线索。 4. 药物与信号转导：很多药物的作用机制与细胞信号转导有关。研 究人员通过研究药物在细胞信号转导中的影响，探索新的药物研发策略，并提高药物疗效。
细胞信号转导总结 细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。以下是细胞信号转导的简要总结。 一、信号分子和受体 细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。 二、信号传递途径 细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。 1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋 白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G （PKG）和离子通道等。这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。 2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结 合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。 3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导 途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
细胞传递信息的信号转导途径细胞在一个有机体中承担着信息传递的重要任务，细胞所接收 到的外部信号必须被传递到内部，从而激活或抑制特定的行为和 功能。这种信号传递的过程称为信号转导。信号转导的途径主要 包括细胞表面受体和细胞内信号转导蛋白。 一、细胞表面受体 细胞表面受体是指定位于细胞膜上的蛋白质，可以感受到外部 环境的信号，并将这些信号转化为细胞内部的信号。有两种主要 类型的细胞表面受体：离子通道受体和型受体。 离子通道受体的作用是通过感受到化学或电学信号来调节细胞 的电位或离子浓度。这些受体如神经元细胞表面的神经递质受体，可以让离子穿过细胞膜，从而改变细胞膜电位。 型受体基本上都是蛋白质，包括G蛋白偶联受体和酪氨酸激酶 受体（TK受体）。G蛋白偶联受体广泛分布在人体内，不仅能感 受到最靠近细胞表面的化学信号，也能感受到内分泌系统在人体 内分泌的激素。当受体与信号分子结合时，G蛋白偶联受体在细
胞内活动，引起了多种反应，包括调节细胞膜、细胞内酶和G蛋 白的活性等。 与刚刚提到的不同，TK受体是通过细胞内部酪氨酸激酶的活 性改变来改变细胞功能。当信号分子和TK结合后，活性发生了改变，细胞内往往会发生一系列反应，以改变细胞的酶活性、内部 的蛋白合成和其他生化反应。 二、细胞内信号转导蛋白 一旦细胞表面受体被信号分子激活，细胞内信号转导蛋白就被 激活了，信息转导向细胞内部进行传递。参与信息转导的蛋白主 要包括激酶和磷酸酶。激酶被激活时会磷酸化其下游的靶蛋白， 磷酸酶则终止下游靶蛋白的振荡。 细胞内信息转导途径主要包括以下几种途径： 1.丝裂原激活蛋白（MAPK）途径：MAPK途径的激活是通过 一条多步骤的反应路径来完成的。当活化G蛋白特异性GTP酶时，
第九章细胞信号转导 细胞通信：一个信号产生细胞发出的信息经过介质（又称配体）传达到另一个靶细胞并与其相应的受体互相作用，而后经过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最后表现为靶细胞整体的生物学效应。 信号传导：是指信号分子从合成的细胞中开释出来，而后进行传达。信号传导重申信号的产生、分泌与传递。 信号转导：是指信号的辨别、转移与变换，包含配体与受体的联合、第二信使的产生及后来的级联反响等。信号转导重申信号的接收与接收后信号变换的方式与结果。 受体：是一类可以联合细胞外特异性信号分子并启动细胞反响的蛋白质。 第二信使：细胞外信号分子不可以进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号 转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。 分子开关：细胞信号传达级联中，拥有封闭和开启信号传达功能的分子。 信号通路：细胞接受外界信号，经过一整套特定体制，将胞外信号转变为胞内信号，最后调理特定基因表达，惹起细胞的应答反响，这种反响系列称为细胞信号通路。 G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要经过与G蛋白的偶联， 在细胞内产生第二信使，进而将细胞外信号跨膜传达到胞内影响细胞行为的受 体。
cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体联合，致使细胞内第二信使cAMP水平的变化而惹起细胞反响的信号通路。 （磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受 体联合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不一样的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC门路，实现对胞外信号的应答，所以将这种信号通路称 为“双信使系统”。 钙调蛋白：真核细胞中广泛存在的Ca2+应答蛋白。 Ras蛋白：Ras基因的产物，散布于质膜胞质侧，联合GTP时为活化状态，联合GDP时失活状态，所以Ras蛋白属于GTP联合蛋白，拥有GTP酶活性，拥有分子开关的作用。 受体酪氨酸激酶（RTK）：能将自己或许胞质中底物上的酪氨酸残基磷酸化的 细胞表面受体，主要参加细胞生长和分化的调控。 细胞膜表面受体主要有三类，即离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。 信号分子也统称为配体，可分为疏水性信号分子、亲水性信号分子和气体性信号分子。 由G蛋白介导的信号通路主要包含cAMP-PKA信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。 Ras蛋白在RTK介导的信号通路中起着重点作用，拥有GTPase活性，当联合 精选