细
胞
信
号
传
导
学院：园艺学院
专业：设施园艺专业
姓名：元晓房
学号：20112433
细胞通讯的研究进展
细胞是生物有机体结构和功能的基本单位，无论是单细胞生物还是多细胞生物都是由细胞构成的。细胞间通讯（cell communication）是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应[1]。细胞间通讯不仅对于单细胞生物群体的社会性的维持,而且对于多细胞生物的分化和发育以及相应生理状态的呈现和改变都存在着深远的影响[2,3]。依据参与细胞间通讯的细胞的类型,细胞间通讯可分为三类:真核细胞和真核细胞之间的通讯,原核细胞和原核细胞之间的交流,真核细胞和原核细胞之间的相互作用[3,4,5]。应该说，正是由于在漫长的进化过程中细胞间通讯方式的不断变化并趋于多样和精巧，才使得细胞与细胞之间
形成了丰富的信息交流形式和复杂的信号传导网络，从而使原核生物和真核生物能够更好的生存和繁衍。
1 真核细胞与真核细胞之间的通讯
所有的动物和植物都是真核生物，大多数动物和植物还是多细胞生物，因此真核细胞间的相互作用直接影响着动物和植物的生长和发育。真核细胞间的相互作用不仅在方式上花样繁多而且各条信号通路相互之间往往形成网络从而使真核细胞之间的通讯变得丰富和精巧。植物细胞间的胞间连丝，动物体内相邻细胞间的膜表面黏附分子的直接接触，特征性的间隙连接以及高等动物体内的神经突触，激素调节等都是非常重要但相对研究的比较成熟的细胞间信息交流方式[1,2]。因此，本部分将不再对它们作详细介绍，而主要集中于当前研究中非常热门但相对不是非常为人熟知的真核细胞间的通讯方式----细胞通道（intercellular channel）。细胞通道不仅对于细胞间的交流同时对于多细胞有机体的发育和形态建成都是必要的[5]。
胞间连丝（plasmodesmata）和小管（nanotubular）分别是植物细胞和动物细胞的细胞间通道，两者的共同点是它们都是由肌动蛋白组成的细胞骨架支持并排除微管的参与[4]。植物细胞间的胞间连丝是相邻的植物细胞之间大分子物质的运输通道[2]。借助胞间连丝植物细胞的细胞质可以直接进行交流，从而使植物细胞间形成超细胞的整体性结构，因此胞间连丝曾被认为是植物细胞特有的细胞质直接联系的细胞间通讯方式[5]。然而借助3D动态显微镜（3D live microscopy），Gerdes 和他的同伴在体外培养的PC12 细胞中观察到高度精巧和动态的细胞间通道，通道建立在两个细胞之间，依赖于肌动蛋白，主要协助在细胞间选择性地转运胞内体来源的小泡，可以观察到以肌球蛋白驱动的胞内体小泡从通道小管的一侧进入从另一侧游出[6]。Frantisˇek Balusˇka 等人的研究表明动物细胞之间形成的这种小管富含肌动蛋白但是缺乏微管，因此又被称作隧道小管（tunnelling nanotubes），简写为TNTs[5]。这一发现使人们认识到，在动物细胞之间也可能形成类似植物细胞的胞间连丝的结构，从而使动物细胞的细胞质也能够实现直接的交流。研究还发现肌动蛋白的多聚化与TNTs的形成直接相关[6]，而另一方面，动物细胞的膜表面能经常性的形成一些以肌动蛋白为动力的特征性突出，包括microspikes , microvilli , stereocilia and filopodia[7]。而在海胆原肠胚形成过程中丝状伪足能够快速的伸出和缩回[8]。病理的黑色素细胞表面伸出的丝状伪足中含有分泌物质,
而相关的角化细胞能够内吞黑色素[9]。由此，可以推测，动物细胞表面经常性的突出可能与TNTs形成相关，它们更像是细胞对于环境状况的不断探测，并根据具体的环境状况决定是否相联接以形成TNTs从而与相邻的细胞进行交流。但动物体内细胞之间通讯的真实的情况是否如此，还有待于进一步的研究。另外，多项研究表明TNTs往往与胞内体小泡相关，推测动物细胞间形成的小管可能是细胞之间胞内体（endosomes）和膜包被的病原体在细胞间转运的通道[4]。因此，隧道小管的存在可以解释一些曾经困惑着科学家们的问题，例如形态素梯度的建立，内含黑色素的溶酶体从黑色素细胞到角质细胞的转运以及动物组织中细菌和病毒的转运[9,10,11]。动物细胞间的隧道小管的研究还处于初步阶段，目前尚不能断言其存在的真实性。但是假设隧道小管存在的话，动物细胞间除了间隙连接以外直接联系通道的存在能够为动物细胞内大分子的运输提供新的解释，另一方面，与植物细胞间的胞间连丝的有很大相似性的隧道小管的存在也为动物细胞之间形成形如植物细胞间的超细胞结构提供了可能，并为植物和动物细胞间信号传导机制的进化关系方面的研究提供了新的思考空间。
2 原核细胞与原核细胞的交流
与真核生物不同，原核生物以单细胞的形式存在，但是往往形成群落。原核细胞相对于真核细胞而言结构相对简单，原核细胞之间的通讯主要表现在群体生存中为了维持社会性的稳定在细胞之间进行的信息交流。由于原核细胞通常以单细胞的形态发挥特有的生物学功能，细胞间的通讯在强度和花式上多不及多细胞有机体中的真核细胞，因此原核细胞之间的通讯研究相对比较少。本部分内容将集中介绍最近研究相对比较热门的细菌间的细胞通讯形式――群体感应（Quorum sensing，QS）。
群体感应首先被Fuqua等运用，描述一种在细菌群体中存在的特殊形式的细胞间通讯方式，表现在特定的基因在达到了一定浓度的信号分子----自诱分子（autoinducer）的刺激下以细胞群体密度依赖的方式进行协调表达[12]。群体感应的完成经历合成，分泌，感知和对阈值浓度的信号分子的反应的一系列过程。在群体感应现象中，细菌之间通过自诱分子的信号传递进行相互交流以协调它们在群体中的行为和功能。群体感应控制的行为只能发生在高的细胞群体密度，这种行为在仅有单个细菌存在时不能发生,而只能在细胞群体中当多个细胞的能够同时行动时发生。因此,这一机制被认为是群体参与的过程[13]。细胞外刺激性分子--自诱分子积累也只能发生在足够数量的细胞群体中。另外值得一提的是，群体感应不仅发生在同种细菌之间也能发生在异种细菌之间[14]。多样的分泌性化学信号分子和信号感知装置协助完成这种种内和种间的信号交流。目前的研究表明至少一部分细菌是借助于这种特异的，可扩散的信号分子――自诱分子进行细胞间的通讯的[12]。QS 系统调控细菌许多重要的生理功能，包括生物发光、Ti 的接合转移、生物膜的形成、对寄主的致病性等[15]。
目前研究表明有三种群体感应的系统[16]。第一，典型的葛兰氏阴性菌的自诱分子为由LuxI-type 酶参与合成的酰化高丝氨酸内酯(acylated homoserine lactone ,AHL)，胞内合成的自诱分子经被动扩散过细菌质膜，在细胞外语细胞内表现为与细胞浓度成一定比例的积累。
当AHL的临界刺激浓度达到时，LuxR 与之结合。LuxR-AHL复合物与群体感应相关的基因启动子结合，激活转录。50多种葛兰氏阴性菌能合成AHL，但酰基侧链各个不同。每一个LuxR 蛋白质选择性地与相应的AHL结合。第二，葛兰氏阳性菌的自诱分子通常是经前体分子经过切割加工而来的。这些信号分子被输出细胞外，与另一个细胞膜上结合的感受蛋白膜外部分结合，然后经过磷酸化的级联反应将信号最终传递到DNA结合蛋白，从而控制目标基因的表达。一个特定的感受蛋白高度选择性地与一个给定的信号多肽结合保证了整个过程的特异性。葛兰氏阳性菌还可以利用多个自诱分子和感受蛋白。一些多肽自诱分子可以在胞外诱导一系列的基因表达变化，也可以跨膜进入细胞激活另一套基因的表达。第三，葛兰氏阴性菌Vibrio harveyi（它的群体感应能够控制发光）可以产生两个自诱分子HAI-1和AI-2。HAI-1是典型的葛兰氏阴性菌样AHL，尽管它的合成并不依赖LuxI-type 酶，AI-2是非常罕见的呋喃糖基硼酸盐二酯（furanosyl borate diester）。HAI-1和AI-2通过葛兰氏阳性菌样的磷酸化级联反应实现信号传导。对于AI-2的信号传导而言，需要可溶性的外周AI-2结合蛋白LuxP。简单概括，作为信号传导过程中的自诱分子，很多葛兰氏阴性菌利用AHL，同时利用AI-2。而大多葛兰氏阳性菌拥有寡肽信号系统，同时也合成AI-2。AHLs 和多肽自诱分子高度特异，往往被用作同种细菌间的通讯。AI-2和它的合成酶LuxS存在于40多种葛兰氏阴性菌和葛兰氏阳性菌，因此，AI-2被认为是更加可能的种间化学语言。合成和感知这些信号分子或者潜在的其他信号分子可以使细菌获得它自身的群体数量和相邻的其他种群的细胞密度的信息。对每一信号的不同响应或者对一系列信号的组合信息的响应使得细菌能够持续的根据群体密度来调整自身的行为。
另外，细菌间细胞通讯除了群体感觉存在外，还存在自由通讯。例如：AI-2是细菌种间交流的信号分子，消耗AI-2的细菌将影响其它细菌的AI-2信号传递系统。AI-2的合成源于SAM[17]，因而AI-2水平能够反映细胞的生长状况。消耗AI-2的细菌可能是通过破坏混合群体中的AI-2水平从而影响了特定生境中其他细菌的生长和竞争。
在自然状态下多种类别的细菌组成高度有序的群体，群体的建立和维持需要群体中每一类的细菌能够进行有效的种内种间细胞间的通讯以使得各自能够正常地行使其功能并相互协调从而实现整个群体的繁荣发展。为了实现这一目的，细菌可以运用多种化学语言进行交流。研究表明，细菌除了利用AHL，寡肽，AI-2作为信号分子之外，还可以利用γ丁内酯，氨基酸等分子作为细胞间交流的化学信号分子[16]。这些分子可扩散，而且它们的积累与群体中的细胞密度和相应的种的类型相一致，因此，这些分子能够反映环境的代谢潜能和种群组成的信息。多样的信号分子的利用同时也反映了细菌群体感应的存在，社会性的维持和能够对于多变的环境进行相应调整的行为的必要性和剧烈程度。
3 原核细胞和真核细胞间的相互作用
生物界中有一些有趣的现象，如乌贼体内的数百万生物发光菌，可以决定同时发出荧光，使乌贼通体发亮，分散捕食者的注意力从而逃命；又如沙门氏菌，要等到集结成群后，才释
放毒素致使其宿主患病。这些现象的发生都或多或少的涉及了原核细胞与真核细胞之间的信号交流。随着近年来研究的深入，原核细胞与真核细胞之间的信号交流的机制和水平开始逐渐被人们认识。原核细胞和真核细胞的种类繁多，它们之间通讯的机制可能也不尽相同。另外，目前关于原核细胞和真核细胞相互作用的研究相对较少，所以本部分内容将主要介绍细菌和真核细胞之间通讯方面研究的一些成果。
如前所述，群体感应是细菌之间信息交流的一种方式，大部分革兰氏阴性菌能够使用信号分子AHL、与AHL 结合后活化的转录因子（LuxR 及其类似物）及与转录因子相结合的目标基因启动子中的顺式元件（lux -box）调节基因的表达协调自身在细胞群体中的行为。而在一些革兰氏阳性菌中，信号分子则为寡肽。群体感应现象的普遍存在提示了一种可能-----群体感应中的信号分子也许能够作为细菌与寄主细胞之间相互作用的中介语言[18]。一些实验结果支持这一推断。例如，鱿鱼Euprymna scolopes 的光器官正常上皮细胞的发育需要可以进行群体感应的Vibrio fischeri的存在[19]。在无菌小鼠中高密度的Bacteroides thetaiotaomicron群体对于参与肠功能（包括营养物质的吸收，黏膜表皮的形成以及血管的形成）的基因的表达具有调节作用[20]。蛋白质组学的研究表明，豆科植物Medicago truncatula 可以感知到纳摩尔到微摩尔浓度的共生细菌或者病原细菌的AHL并以一种共同的机制做出反应---积累高于150种的蛋白质，包括植物激素响应和类黄酮类的蛋白质[18]。不断增加的证据表明细菌能够产生信号分子参与它与真核细胞的信号交流，自诱分子可能能够调节宿主细胞的基因表达。另外的一些实验结果表明细菌对于宿主细胞的有效感染也可能依赖于这种AHL调节的群体感应途径。例如：在人的肺部表皮细胞细菌的HSL自诱分子可以调节宿主细胞一系列细胞因子基因的表达，从而影响宿主对细菌的免疫调节[4]。Vannini等人的研究表明人体内细菌簇的存在对于人体的发育和天然免疫反应的形成具重要意义[20]。目前，关于确切的细菌信号分子作用于真核细胞的机制只有一些初步的认识。例如：虽特异的细菌自诱分子的哺乳动物受体蛋白尚未确定，而TraR自诱分子结合域类似GAF（存在于光敏色素和cGMP特异的磷酸二酯酶中的结构域）或PAS（存在于起源于Per, Arnt and Sim的信号分子中的结构域，参与哺乳动物信号传到的小分子物质）提示了可能的自诱分子在哺乳动物中的靶标[21]。至于细菌的自诱分子如何调节真核细胞的基因表达，究竟是与细胞表面受体相结合还是能够直接进入细胞。Williams等人的实验揭示了P. aeruginosa的3OC12-HSL 可以进入哺乳动物细胞并促进与它结合的LasR的核定位从而激活包含LasRDNA目标序列的报告基因的转录[22]。细菌和真核细胞之间信号传导的研究还有待进一步的研究。细菌和寄主细胞之间的交流目前已被越来越多地认为对于共生细菌对于真核细胞的发育和分化的调节以及真核细胞对于侵入的细菌病原体的免疫反应方面存在重要的作用[4]，然而原核细胞和真核细胞之间相互作用的程度和方式尚有待于进一步的研究。
如前所述，病原性的细菌可以利用群体感应的途径在宿主细胞中长久的生存并对机体造成持久地危害，所以，在漫长的进化过程中，真核细胞也形成了一些干扰细菌群体感应的机
制，用于对抗病原细菌的感染。例如，暴露于AHL可以诱导植物细胞合成一些模拟细菌群体感应中的自诱分子的分泌物，这些物质具有破坏细菌群体感应的潜能[18]。水产大藻类Delisea pulchra通过产生能与细菌群体感应系统有竞争作用的抑制物阻断植物病原菌Delisea pulchra[23]。哺乳动物肾上腺素可以替代引起肠出血的Escherichia coli 的自诱分子[24]。Chun 等的研究发现，人的上皮细胞具有失活细菌的自诱分子的能力[25]。这种真核细胞对原核细胞群体感应机制的影响作用对于宿主细胞抵御病原体的侵入和感染具有重要意义，也为针对细菌感染引起的疾病的药物的设计提供了新的思路。真核细胞与原核细胞在长期的共存和斗争中演化出了复杂的细胞间交流，通过这种相互之间的信号交流相互影响，从而使生物界的真核生物和真核生物能够和谐相处，共同发展。然而，原核细胞和真核细胞相互之间通讯的分子机制方面的研究仍然处于初步阶段，还有广阔的空间，尚且需要进一步的深入研究。
4 细胞的直接通讯与间接通讯
没有一个细胞是孤立存在的。在多细胞的生物体中，细胞和细胞间的连接有两类。
一类是能通讯的，即小分子的物质可以通过连接结构从一个细胞进入相邻的细胞，这种通讯方式为直接通讯，这样的连接归类于通讯连接。间隙连接(goPJunetion)和胞间连丝(Plasmadesma)及桥粒(desmOSome)都属这类连接。这类连接和直接通讯方式在普通动植物细胞间、神经细胞间、心肌细胞间都广泛存在，但只有小分子(低于2000道尔顿)的物质才能通过细胞间的这类连接进行通讯。二类是细胞间的间接通讯，例如内分泌系统和神经系统的化学突触，是细胞将信号分子先分泌到环境中，由信号分子再引起靶细胞的反应，或者广义地说，环境中的(化学)物质和(物理)因子作为信号而引起细胞的特定反应称间接通讯。间接通讯的第一步是信号如何跨过细胞膜而进入细胞内，这取决于信号与细胞膜的相互作用。有的信号分子(例如亲脂的分子)能直接通过细胞月彰左入细胞内，亲水的信号分子不能直接通过细胞膜而只能停留在细胞膜外，但能将它携带的信息传入细胞内。这类信号分子将其信息传入细胞内的过程近年来研究的较多，发展较快，到目前为止从生物化学和分子生物学角度已揭示了五种不同的途径。这种通讯方式也常常叫细胞的信号传递(Cellu.orSigna川ng)，目前细胞通讯和细胞的信号传递两个词还没有严格的定义加以区别。
5 结论与展望
概括地说，在细胞通讯中依据通讯方式的特点可以分为3种不同的类型：直接接触，直接联系，间接联系[1]。对于直接接触而言，细胞与细胞通过质膜表面的膜结合分子间的直接的相互作用实现信息的交流。直接联系则是通过相邻细胞之间形成细胞间的通道以实现生物大分子的直接交流。间接联系是真核细胞之间通讯的主要方式，典型特点是以配体和受体的结合起始信号的传导，代表是激素和神经递质，它们与其受体结合后启动下游的信号传导通路，引起细胞内的代谢水平或基因表达的变化从而完成细胞之间的通讯。这三种细胞间通讯的机制是细胞间通讯的基本方式，本文介绍的真核细胞之间，原核细胞之间，真核和原核细胞之间的通讯方式同样可以归属于这三种基本的细胞间通讯方式。例如，动物细胞之间形成的隧道小管隶属于真核细胞内直接联系型的细胞间通讯，原核细胞间的群体感应则是配体与受体结合引发的间接联系型细胞通讯。就目前的研究结果来看，动物细胞间隧道小管的存在与否以及在进化中的意义，细菌群体感应产生的信号分子如何实现信息传递的特异性以及
它们与真核细胞之间相互作用确切机制还有待于研究。另外，细菌之间是否存在直接接触型的细胞通讯方式，原核细胞之间以及原核细胞与真核细胞是否能形成沟通细胞质的直接交流通道，即细胞间通讯的三种方式是否在原核细胞之间的通讯以及原核细胞和真核细胞的通
讯中同时存在也有待于进一步的研究。
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细胞信号转导 李婧 2015212351 一、名词解释 内分泌 接触依赖性通讯 受体 G蛋白 第二信使 二、单项选择题 1、下列不属于信号分子的是 A.K+ B.cAMP C. cGMP D.Ca2+ 2、下列那个不是信号转导系统的主要特性 A.特异性 B.放大效应 C.整合作用 D.传递作用 3、（）是细胞表面受体中最大的多样性家族 A.G蛋白偶联受体 B.RTK C.Notch D.细胞因子 4、G蛋白偶联受体中（）是分子开关蛋白 A.G α B.Gβ C.GΘ D.Gγ 5、G蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发（）的关闭 A.cAMP–PKA信号通路 B.Notch信号通路 C.JAK-STAT信号通路 D. cGMP门控阳离子通道 6、（）信号对细胞内糖原代谢起关键调控作用 -Ca2+ B.DAG-PKC C. cAMP–PKA D.RTK-Ras A.IP 3 7、（）的主要功能是引发贮存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中，使 胞质中游离Ca2+浓度提高 B.PIP2 C.DAG D.PKC A. IP 3 8、（）主要功能是控制细胞生长、分化，而不是调控细胞中间代谢 A.RTK B. PKC C.PKB D.Wnt 9、Hedgehog信号通路控制 A.糖原代谢 B.细胞凋亡 C.细胞分化 D.氨基酸代谢 10、细胞通过配体依赖性的受体介导的（）减少细胞表面可利用受体数目。 A. 抑制性蛋白产生 B.内吞作用 C.敏感性下调 D.消化降解 三、多项选择题 1、细胞分泌化学信号可长距离或短距离发挥作用，其作用方式分为 A.内分泌 B.旁分泌 C.通过化学突出传递神经信号 D.外分泌 2、下列（）是糖脂 A.霍乱毒素受体 B.百日咳的毒素受体 C.甲状腺受体 D.胰岛素受体 3、下面关于受体酪氨酸激酶的说法正确的是 A.是一种生长因子类受体 B.受体蛋白只有一次跨膜 C.与配体结合后两个受体相互靠近，相互激活 D.具有SH2结构域
总字数：19,361 图：5 表：0 第七章细胞信号转导异常与疾病 第一节细胞信号转导系统概述 一、受体介导的细胞信号转导通路 二、细胞信号转导通路调节靶蛋白活性的主要方式 第二节信号转导异常发生的环节和机制 一、细胞外信号发放异常 二、受体或受体后信号转导异常 第三节与信号转导异常有关的疾病举例 一、胰岛素抵抗性糖尿病 二、肿瘤 三、心肌肥厚和心衰
第七章细胞信号转导异常与疾病 细胞信号转导系统(signal transduction system或cell signaling system)由能接收信号的特定受体、受体后的信号转导通路以及其作用的靶蛋白所组成。细胞信号转导系统具有调节细胞增殖、分化、代谢、适应、防御和凋亡等作用，它们的异常与疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病、某些神经精神性疾病以及多种遗传病的发生发展密切相关。受体和细胞信号转导分子异常既可以作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发生；亦可在疾病的过程中发挥作用，促进疾病的发展。细胞信号转导异常可以局限于单一成分（如特定受体）或某一环节，亦可同时或先后累及多个环节甚至多条信号转导途径，造成调节信号转导的网络失衡。对信号转导系统与疾病关系的研究不仅有助于阐明疾病的发生发展机制，还能为新药设计和发展新的治疗方法提供思路和作用靶点。 第一节细胞信号转导系统概述 信号转导过程包括细胞对信号的接受，细胞内信号转导通路的激活和信号在细胞内的传递。激活的信号转导通路对其靶蛋白的表达或活性/功能的调节，如导致如离子通道的开闭、蛋白质可逆磷酸化反应以及基因表达改变等，导致一系列生物效应。 一、受体介导的细胞信号转导通路 细胞的信号包括化学信号和物理信号，物理信号包括射线、紫外线、光信号、电信号、机械信号(摩擦力、压力、牵张力以及血液在血管中流动所产生的切应力等)以及细胞的冷热刺激等。已证明物理信号能激活细胞内的信号转导通路，但是与化学信号相比，目前多数物理信号是如何被细胞接受和启动细胞内信号转导的尚不清楚。 化学信号又被称为配体(ligand)，它们包括：①可溶性的化学分子如激素、神经递质和神经肽、细胞生长因子和细胞因子、局部化学介质如前列腺素、细胞
细胞信号传导通路 1. 信息传导通路的基本组成 人体细胞之间的信息转导可通过相邻细胞的直接接触来实现，但更重要的也是更为普遍的则是通过细胞分泌各种化学物质来调节自身和其他细胞的代谢和功能，因此在人体中，信息传导通路通常是由分泌释放信息物质的特定细胞、信息物质（包含细胞间与细胞内的信息物质和运载体、运输路径等）以及靶细胞 （包含特异受体等）等构成。 信号转导通常包括以下步骤： 释放信息物质→信息物质经扩散或血循 环到达靶细胞→与靶细胞的受体特异性 结合→受体对信号进行转换并启动细胞 内信使系统→靶细胞产生生物学效应 【1】。通过这一系列的过程，生物体对外界刺激作出反应。 3. 信息物质及其分类 信息物质可分为细胞间信息物质与细胞内信息分子。 凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质统称为细胞间信息物质，即第一信使，按照细胞分泌信息物质的方式又可将细胞间信息物质分为神经递质、内分泌激素、局部化学介质和气体信号分子。在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称为细胞内信息物质，其组成多样化。通常将Ca2+、cAMP、cGMP、DAG、IP3、Cer、花生四烯酸及其代谢物等这类在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使。责细胞核内外信息传递的物质称为第三信使，能与靶基因特异序列结合，发挥着转录因子或转录调节因子的作用。 研究发现一些信息物质能与位于分泌细胞自身的受体结合而起调节作用，称为自分泌信号。如肝癌细胞能分泌多种血管生成因子，其中VEGF是目前发现的刺激肿瘤血管形成最重要的促进因子，研究表示，肿瘤细胞分泌的VEGF除选择性作用于肿瘤血管内皮细胞上的特异性VEGF受体（Flt-1和KDR），通过酪氨酸激酶介导的信号转导，调控内皮细胞分化和血管形成外，肿瘤细胞自身也有VEGF受体的表达，而且针对VEGF及其受体的干预措施可以改变这些肿瘤细胞的体外增殖活性和其他生物学特征，这些研究表示肿瘤中存在VEGF的自分泌机制【2】。自分泌所产生的信息物质也具有其独特而重要的生理功能。4. 受体分类及与受体相关的信息转导途径 受体是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分，他能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应。存在于细胞质膜上的受体称为膜受体，化学本质绝大部分是糖镶嵌蛋白；位于胞液和细胞核中的受体称为胞内受体，它们
第八章细胞信号传递 第一节概述 一、细胞通讯 细胞通讯（cell communication）是指一个细胞发出的信息通过介质（配体）传递到另一个细胞并与靶细胞形影的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。（一）细胞通讯的方式 细胞通讯可概括为3种方式：①细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯；②细胞间接触依赖性的通讯（contact-dependent signaling）；③动物相邻细胞间形成间隙连接（gap junction）以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通。 细胞分泌化学信号的作用方式可分：①内分泌（endocrine）②旁分泌（paracrine）③自分泌（autocrine）④通过化学突触传递神经信号分子（neuronal signaling）。 （二）信号分子与受体 1、信号分子 信号分子（signal molecule）是细胞的信息载体，种类繁多，包括化学信号以及物理信号。 2、受体 受体（receptor）是一种能够识别和选择性地结合某种配体（信号分子）的大分子。 根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体区分为细胞内受体（intracellular receptor）和细胞表面受体（cell-surface receptor）。 细胞内受体位图细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子；细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子。 细胞表面受体分属三大家族：①G蛋白耦联受体（G protein-coupled receptor）；②离子通道耦联受体（ion-channel-coupled receptors，GPCRs）；③酶耦联受体（enzyme-linked receptor）。 受体结合特异性配体后被激活，通过信号转导（signal transduction）途径将胞外信号转换为胞内化学或物理信号，引发两种主要的细胞反应：一是细胞内预存蛋白活性或功能的改变，进而影响细胞功能和代谢；二是影响细胞内特殊蛋白的表达量，最常见的方式是通过转录因子的修饰激活或抑制基因表达。 3、第二信使与分子开关 Sutherland及其合作者在20世纪70年代初提出激素作用的第二信使学说（second messenger theory）：胞外化学物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，而导致产生胞内第二信使，从而激发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使其信号作用终止。 第二信使（second messenger）是指在胞内产生的小分子，其浓度变化应答于胞外信号与细胞表面受体结合，并在细胞信号转导中行使功能。目前公认的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DAG），Ca2+等。 细胞内信号传递蛋白质（开关蛋白）可分为两类：一类是GTPase开关蛋白。结合GTP而活化，结合GDP而失活；另一类开关蛋白的活性由激酶使之磷酸化而开启，由磷酸酶使之去磷酸化而关闭。 二、信号转导系统及其特征 （一）信号转导系统的基本组成与信号蛋白 通过细胞表面受体接到的信号途径（signaling pathway）有以下4个步骤组成：①不同形式的胞外信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别；②胞外信号通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生细胞内第二信使或活化的信号蛋白；③信号放大（signal magnification）；④细胞反应由于受体的脱敏（desensitization）或受体下调（down-regulation），启动反馈机制从而终止或降低细胞反应。 从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信号的那白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个信号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括以下各类蛋白质：①转承担白（rely protein）；②信使蛋白（messenger protein）；③接头蛋白（adaptor protein）；④放大和转导蛋白（amplifier and transducer protein）； ⑤传感蛋白（transducer protein）；⑥分歧蛋白（bifurcation protein）；⑦整合蛋白（integrator protein）；⑧潜在基因调控蛋白（latent gene regulatory protein）。 （二）细胞内信号蛋白的相互作用 细胞内信号蛋白的相互作用是靠蛋白质模式结合域（modular binding domain）所特异性介导的。 （三）信号转导系统的主要特征 信号转导系统除上述具有特异性、放大作用和信号终止或下调特征之外，细胞对信号的整合也是非常重要的特
细胞信号转导 第一套 一、选择题（共10题，每题1分） 1、Ca2+在细胞信号通路中是（） A. 胞外信号分子 C. 第二信使 B. 第一信使 D. 第三信使 2、动员细胞内源性Ca2+释放的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 3、细胞通讯是通过（）进行的。 A. 分泌化学信号分子 C. 间隙连接或胞间连丝 B. 与质膜相结合的信号分子 D. 三种都包括在内 4、Ras蛋白由活化态转变为失活态需要( )的帮助。 A. GTP酶活化蛋白（GAP） C. 生长因子受体结合蛋白2（GRB2） B. 鸟苷酸交换因子（GEF） D. 磷脂酶C-γ(PLCγ) 5、PKC在没有被激活时，游离于细胞质中，一旦被激活就成为膜结合蛋白，这种变化依赖于（）。 A. 磷脂和Ca2+ C. DAG和 Ca2+ B. IP3和 Ca2+ D. DAG和磷脂 6、鸟苷酸交换因子（GEF）的作用是（）。 A. 抑制Ras蛋白 C. 抑制G蛋白 B. 激活Ras蛋白 D. 激活G蛋白 7、cAMP依赖的蛋白激酶是（）。 A. 蛋白激酶G（PKG） C. 蛋白激酶C（PKC） B. 蛋白激酶A（PKA） D. MAPK 8、NO信号分子进行的信号转导通路中的第二信使分子是（）。 A. cAMP C. IP3 B. DAG D. cGMP 9、在下列蛋白激酶中，受第二信使DAG激活的是（）。 A. PKA C. MAPK B. PKC D. 受体酪氨酸激酶 10、在RTK－Ras蛋白信号通路中，磷酸化的（）残基可被细胞内的含有SH2结构域的信号蛋 白所识别并与之结合。 A. Tyr C. Ser B. Thr D. Pro 二、判断题（共10题，每题1分） 11、生成NO的细胞是血管平滑肌细胞。（） 12、上皮生长因子（EGF）受体分子具酪氨酸激酶活性位点。（） 13、Ras蛋白在cAMP信号通路中起着分子开关的作用。（）
细胞信号转导途径研究方法 一、蛋白质表达水平和细胞内定位研究 1、信号蛋白分子表达水平及分子量检测: Western blot analysis. 蛋白质印迹法是将蛋白质混合样品经SDS-PAGE后,分离为不同条带，其中含有能与特异性抗体(或McAb)相应的待检测的蛋白质(抗原蛋白)，将PAGE胶上的蛋白条带转移到NC 膜上此过程称为blotting，以利于随后的检测能够的进行，随后,将NC膜与抗血清一起孵育，使第一抗体与待检的抗原决定簇结合(特异大蛋白条带)，再与酶标的第二抗体反应,即检测样品的待测抗原并可对其定量。 基本流程： 检测示意图： 2、免疫荧光技术Immunofluorescence （IF） 免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再用这种荧光抗体（或抗原）作为分子探针检查细胞或组织内的相应抗原（或抗体）。在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，利用荧光显微镜观察标本，
荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光（黄绿色或桔红色），可以看见荧光所在的细胞或组织，从而确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定含量。 采用流式细胞免疫荧光技术（FCM）可从单细胞水平检测不同细胞亚群中的蛋白质分子，用两种不同的荧光素分别标记抗不同蛋白质分子的抗体，可在同一细胞内同时检测两种不同的分子（Double IF），也可用多参数流式细胞术对胞内多种分子进行检测。 二、蛋白质与蛋白质相互作用的研究技术 1、免疫共沉淀（Co- Immunoprecipitation, Co-IP） Co-IP是利用抗原蛋白质和抗体的特异性结合以及细菌蛋白质的“protein A”能特异性地结合到免疫球蛋白的FC片段的现象而开发出来的方法。目前多用精制的protein A预先结合固化在agarose的beads上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads上的prorein A 就能吸附抗原抗体达到沉淀抗原的目的。 当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质－蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X，那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。进一步进行Western Blot和质谱分析。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用搭档。缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用。 2、G ST pull-down assay GST pull-down assay是将谷胱甘肽巯基转移酶（GST）融合蛋白（标记蛋白或者饵蛋白，GST, His6, Flag, biotin …）作为探针，与溶液中的特异性搭档蛋白(test protein或者prey被扑获蛋白)结合，然后根据谷胱甘肽琼脂糖球珠能够沉淀GST融合蛋白的能力来确定相互作用的蛋白。一般在发现抗体干扰蛋白质－蛋白质之间的相互作用时，可以启用GST沉降技术。该方法只是用于确定体外的相互作用。 示意图：
细胞信号转导异常与疾病 【简介】 细胞通过受体感受胞外信号分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，该过程称为细胞信号转导。水溶性信号分子及某些脂溶性信号分子不能穿过细胞膜，通过与膜表面受体相结合而激活细胞内信号分子，经信号转导的级联反应将细胞外信号传递至胞浆或核内，调节靶细胞功能，该过程称为跨膜信号转导。脂溶性信号分子能穿过细胞膜，与位于胞浆或核内的受体相结合并激活之，活化的受体作为转录因子，改变靶基因的转录活性而诱导细胞特定的应答反应。在病理情况下，细胞信号转导途径中一个或多个环节异常，可导致细胞代谢及功能紊乱或生长发育异常。近年来，人们已经认识到大多数疾病与细胞外或细胞内的信号转导异常有关。信号转导治疗的概念进入了现代药物研究的最前沿。 【要求】 掌握细胞信号转导的概念、跨膜信号转导的概念，掌握细胞信号转导的主要途径 熟悉细胞信号转导障碍与疾病的关系 了解细胞信号转导调控与疾病防治措施 细胞信号转导系统具有调节细胞增殖、分化、代谢、适应、防御和凋亡等多方面的作用，它们的异常与疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病、某些神经精神性疾病以及多种遗传病的发生发展密切相关。受体和细胞信号转导分子异常既可以作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发生；亦可在疾病的过程中发挥作用，促进疾病的发展。某些信号转导蛋白的基因突变或多态性虽然并不能导致疾病，但它们在决定疾病的严重程度以及疾病对药物的敏感性方面起重要作用。细胞信号转导异常可以局限于单一成分（如特定受体）或某一环节，亦可同时或先后累及多个环节甚至多条信号转导途径，造成调节信号转导的网络失衡。对信号转导系统与疾病关系的研究不仅有助于阐明疾病的发生发展机制，还能为新药设计和发展新的治疗方法提供思路和作用靶点。 第一节细胞信号转导系统概述 生物的细胞每时每刻都在接触着来自细胞内或者细胞外的各种各样信号。细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，这一过程称为细胞信号转导（cell signal transduction）。典型的细胞信号转导过程通常包括①信号发放：细胞合成和分泌各种信号分子；②接受信号：靶细胞上的特异受体接受信号并启动细胞内的信号转导；③信号转导：通过多个信号转导通路调节细胞代谢、功能及基因表达；④信号的中止：信号的去除及细胞反应的终止。 一、信号以及细胞转导信号的要素 （一）细胞信号的种类 一般说来，能够介导细胞反应的各种刺激都称为细胞信号。细胞信号按照其形式不同可分为物理信号、化学信号和生物信号。生物细胞所接受的信号有多种多样，从这些信号的自然性质来说，可以分为物理信号、化学信号和生物学信号等几大类，它们包括光、热、紫外线、X-射线、离子、过氧化氢、不稳定的氧化还原化学物质、生长因子、分化因子、神经递质和激素等等。在这些信号中，最经常、最普遍、最广泛的信号应该说是化学信号。 化学信号种类繁多，包括激素（hormone）、神经递质（nerve mediator）、细胞因子
学号：姓名： 第八章细胞信号传导 （课前五分钟火力侦查） 一、填空题（1分/空，共20分） 1．以cAMP为第二信使的信号通路中，G蛋白的效应酶是 AC ，通过催化ATP生成cAMP 激活PKA ，使下游的靶蛋白磷酸化；磷脂酰肌醇双信使信号通路中，G蛋白的效应酶是 PLC ，通过催化磷脂酰肌醇生成IP3 和DAG 两个第二信使，分别激活IP3/Ca2+ 和DAG/PKC 两条途径。 2.NO（一氧化氮）的生成需要一氧化氮合酶的催化。NO生成后，扩散到邻近细胞，通过 活化鸟苷酸环化酶酶来发挥作用。它对血管平滑肌细胞的作用是舒张。 3．介导细胞信号转导的细胞膜表面受体主要有三类: G蛋白耦联受体、离子通道耦联受体和酶联受体。其中 G蛋白耦联受体为7次跨膜蛋白；酶联受体却是单次跨膜蛋白。 配体（如EGF）与受体酪氨酸激酶（RPTK）结合，引起受体构象变化，导致受体二聚化和自磷酸化，激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶的活性。信号蛋白识别磷酸化酪氨酸残基的结构域是 SH2 。 4.粗面型ER对合成的蛋白质进行的糖基化修饰，主要是在糖基转移酶作用下发生在ER腔 面，其方式包括：N- 连接的糖基化，它将寡糖基转移至天冬酰胺上，和O-连接的糖基 化，它将寡糖基转移至丝氨酸或苏氨酸上。 二、选择题（2分/小题，共20分） 1．一个PKA分子可以同时与（D ）个cAMP分子结合。 A.1 B.2 C.3 D.4 2、PKC没有被激活时游离于细胞质中，一旦被激活就成为膜结合蛋白，这种变化依赖于（C）。 A. 磷脂和C a2+ B. IP3和C a2+ C. DG和C a2+ D. DG和磷脂 3、鸟嘌呤核苷酸释放因子的作用是（D ）。 A. 抑制R as B. 激活R as C. 抑制G蛋白 D. 激活G蛋白 4、由细胞外信号转换成细胞内信使，从而使细胞对外界信号做出相应的反应，这是通过下列哪种机制完成的？（A ） A.信号转导 B.cAMP C.第二信使 D.信号分子 5、GTP酶激活蛋白（GAP）的作用是（ D ）。 A.激活Ras B.激活G蛋白 C.激活Ra b D.抑制G蛋白 6、在cAMP介导的第二信使途径中，关于GTP作用的表述中错误的是（ C ）。 A.它与G蛋白的α亚基结合 B.GTP的水解能促进AC的催化活性 C.它的结合能引起G蛋白的解离 D.它的效应会被G蛋白的GTPase活性所终止 7、由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号转导中，不能作为G蛋白效应器（酶）的有（ B ）。 A.腺苷酸环化酶 B.磷酸酶C C.离子通道 D.cGMP磷酸二酯酶 8、下列通讯系统中，受体可以进行自我磷酸化的是（ B ）。 A.鸟苷酸环化酶系统 B.酪氨酸蛋白激酶系统 C.腺苷酸环化酶系统 D.肌醇磷脂系统 9、具有GTPase活性的蛋白有（ D ）。 A.Src 蛋白 B.Smac蛋白 C. Raf蛋白 D.Ras蛋白 10、不参与细胞内钙波传递有关的因素有（ D ） A.IP3 B. Ca2+-ATPase C. Ca2+-Channal D.L-Tube
第七章细胞信号转导异常与疾病 一、单选题 1.下列哪项不属于典型的膜受体 ( ) A.乙酰胆碱受体 B.异丙肾上腺素受体 C.胰岛素受体 D.γ干扰素受体 E.糖皮质激素受体 2.介导去甲肾上腺素作用的受体属于 ( ) A.离子通道受体 B.G蛋白偶联受体 C.受体酪氨酸蛋白激酶 D.核受体 E.细胞粘附受体 3.核受体本质是配体激活的 ( ) A.丝/苏氨酸蛋白激酶 B.酪氨酸蛋白激酶 C.离子通道受体 D.转录因子 E.效应器 4.信号转导系统对靶蛋白调节的最重要方式是通过 ( ) A.DNA的甲基化 B.蛋白质的糖基化 C.DNA的乙酰化 D.蛋白质可逆的磷酸化 E.蛋白质的磷酸化 5.激素抵抗综合征是由于 ( ) A.激素合成减少 B.激素降解过多 C.靶细胞对激素反应性降低 D.靶细胞对激素反应性过高 E.以上都不是 6.毒性甲状腺肿（Graves病）的主要信号转导异常是 ( ) A.促甲状腺素分泌减少 B.促甲状腺素受体下调或减敏 C.Gs含量减少 D.促甲状腺激素（TSH）受体刺激性抗体的作用 E.TSH受体阻断性抗体的作用 7.霍乱毒素对G蛋白的作用是 ( ) A.促进Gs与受体结合 B.刺激Gs生成 C.使Gs的GTP酶活性增高
D.使Gs的GTP酶活性抑制或丧失 E.抑制Gi与受体结合 8.下列哪项不是激活NF- KB的因素 ( ) A.TNF B.病毒 C.糖皮质激素 D.活性氧 E.内毒素 9.肿瘤中小G蛋白Ras最常见的突变可导致 ( ) A.Ras的表达减少 B.Ras的失活 C.Ras与GDP解离障碍 D.Ras自身的GTP酶活性降低 E.Ras激活ERK通路的能力降低 10.家族性肾性尿崩症发病的关键环节是 ( ) A.腺垂体合成和分泌ADH减少 B.肾髓质病变使肾小管上皮细胞对ADH反应性降低 C.基因突变使ADH受体介导的信号转导障碍 D.基因突变使腺苷酸环化酶含量减少 E.肾小管上皮细胞上的水通道增多 11.肿瘤的细胞信号转导异常有 ( ) A.生长因子分泌过多 B.生长因子受体过度激活 C.Ras持续激活 D.抑制细胞增殖的信号减弱 E.以上都是 12.死亡受体（如I型TNFa受体）介导细胞凋亡主要通过激活 ( ) A.蛋白激酶A（PKA） B.Ca2+/钙调素依赖性蛋白激酶 C.蛋白激酶C（PKC） D.NF-kB E.caspases 二、问答题 1.简述细胞信号转导系统的组成、生理作用及异常的病理意义。 2.试述信号转导通路的异常与肿瘤发生发展的关系。 3.何谓自身免疫性受体病，举例说明受体自身抗体的种类和作用。 4.试述激素抵抗综合征的发生机制。 5.信号转导障碍在疾病发生和发展中起什么作用？ 6.简述糖皮质激素的抗炎机制。 7.试从激素、受体以及信号转导通路调节的靶蛋白这几个不同层次阐述尿崩症的发生机制。 8.简述受体调节的类型和生理病理意义。 9.试述信号转导改变在高血压心肌肥厚发生中的作 用。 10.以LPS的信号转导为例，简述信号转导与炎症启动和放大的关系。
第八章细胞信号转导 名词解释 1、蛋白激酶protein kinase 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C protein kinase C 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second messenger 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molecular switch 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C phospholipid C 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gated channel 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nerves growth factor，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receptor mediated endocytosis 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receptor tyrosine kinase，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regulated secretion 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cell communication 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cell signaling 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signal transduction 细胞将外部信号转变为自身应答反应的过程。 16、组成型分泌constitutivesecretion
《病理生理学试题-细胞信号传导与 疾病》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、G 蛋白偶联受体的结构特征为跨膜（ ） A.4次 B.5次 C.6次 D.7次 E.8次 2、具有GTP 酶活性的G 蛋白是（ ） A.G α B.G β C.G γ D.G S E.Gi 3、内皮素受体与Ｇ qa 结合后可激活（ ） A.磷 脂 酶A B.磷 脂 酶B C.磷脂酶C D.磷脂酶。 E.磷脂酶E 4、三磷酸肌醇促进细胞内质网释出（ ） A.H+ B.Na+ C.K+ D.Ca2+ E.Fe3+ 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------
5、甘油二酯与钙协调促进下列何种蛋白激酶活化？（） A.PKA B.PKB C.PKC D.PK E.PKE 6、Ras蛋白可激活（） A.PLC B.PKC C.Raf D.IP3 E.DG 7、细胞外信号调节激酶（ERK）促进下列何种因子磷酸化？（） A.Ap-1 B.NF- B C.表皮生长因子 D.血清反应因子 E.血小板源生长因子 8、干扰素的信号转导途径系通过（） A.Ｇ蛋白介导途径 B.腺苷酸环化酶途径 C.受体酪氨酸蛋白激酶途径 D.非受体酪氨酸蛋白激酶途径 E.鸟氨酸环化酶途径 9、不能与热休克蛋白(HSP)结合的受体是（） A.糖皮质激素受体 B.盐皮质激素受体 C.甲状腺素受体 D.雄激素受体 E.雌激素受体 10、家族性高胆固醇血症的发生是由于下列哪一种受体发生异常？（） A.胆固醇受体 B.甘油三酯受体 C.低密度脂蛋白受体 D.高密度脂蛋白受体 E.低密度脂蛋白受体 11、甲状腺素抵抗综合征是由于下列何型甲状腺素受体突变所致？（）
第八章细胞信号转导 一、填空题 1.生物体内的化学信号分子一般可以分为＿＿＿＿和＿＿＿＿两类。 2.受体多为糖蛋白，一般至少包括两个功能区域，一是＿＿＿＿，二是＿＿＿＿。 3.列举细胞内的第二信使＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。 4.一般将胞外的信号分子称为＿＿＿＿，将细胞内最早产生的信号分子称为＿＿＿＿。 5.介导跨膜信号转导的细胞表面受体可以分为＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿3类。 6.由G-蛋白耦联型受体所介导的细胞信号通路主要包括＿＿＿＿和＿＿＿＿。 7.磷脂酰肌醇信使系统，由分解PIP2产生的两个第二信使是＿＿＿＿和＿＿＿＿。 8.cAMP信号通路的效应酶是＿＿＿＿，磷脂酰肌醇信号通路的效应酶是＿＿＿＿。 9.与酶连接的催化性受体至少包括5类：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿ ＿＿＿。 10.Ras蛋自在RTKs介导的信号通路中起着关键作用，具有＿＿＿＿活性，当结合＿＿＿＿ 时为活化状态，当结合＿＿＿＿时为失活状态。GAP增强Ras的＿＿＿＿。 11.细胞通讯的方式有：————、————、————。 12.细胞表面受体的三大家族：————、————、————。 13.酶联受体包括————、————、————、————、————。 14.硝酸甘油之所以能治疗心绞痛是因为在体内能转化为————引起血管————。 15.确定蛋白质寿命的信号通常存在于、————，若为含有不稳定氨基酸的蛋白，则该蛋 白通过————降解。 16.表皮生长因子（EGF）的跨膜信号转导是通过————方式实现的。 17.细胞信号分子根据其溶解性通常可分为————和————两类。 18.表皮生长因子（EGF）受体的下游信号传递分子是___。 19.酶连受体都是___次跨膜结构的。 20.只有一个单体分子起作用的是___。 21.细胞间的识别依赖于___。 22.微丝踏车运动发生在正端的聚合速率___负端的解聚速率。 23.受体的跨膜区通常是___结构。 24.酶偶连受体的下游一般是————、————。 25.在各种通讯系统中，受体可进行自身磷酸化的是————。 26.NO的生成需要————的催化，NO生成后，扩散到邻近细胞，通过活化————酶 来发挥作用。 27.甾类激素的受体存在于———。每个受体一般都有———结构域。甾类激素诱导的基 因活化分为两个阶段：———和———。 28.动物细胞间通讯连接的主要方式是———，植物细胞通讯连接方式是通过———。 29.胞内受体一般有三个结构域：——————，——————，——————。 30.细胞通讯中有两个概念：信号传导和信号转导，前者强调——————，后者强调—— ————。 31.IP3是水溶性的小分子，可与内质网膜上的——————结合，启动——————， 向细胞质中释放Ca2+ 。 32.动员细胞内储存的Ca2+释放的第二信使是——————。 33.cGMP是一种第二信使，它作用于——————，实质失活。 二、选择题 1. 下列哪项不是细胞分泌化学信号进行通讯的方式： A．内分泌 B．旁分泌 C．间隙连接 D．化学突触 2. 有关信号分子与受体的作用，下列说法错误的是： A．亲水性信号分子与细胞表面受体结合后，可在细胞内产生第二信使引起细胞的应答 B．受体与信号分子空间结构的互补性是两者特异性结合的主要因素 C．不同的信号分子可与细胞受体结合，产生的生理效应一定是不同的
细 胞 信 号 传 导 学院：园艺学院 专业：设施园艺专业 姓名：元晓房 学号：20112433
细胞通讯的研究进展 细胞是生物有机体结构和功能的基本单位，无论是单细胞生物还是多细胞生物都是由细胞构成的。细胞间通讯（cell communication）是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应[1]。细胞间通讯不仅对于单细胞生物群体的社会性的维持,而且对于多细胞生物的分化和发育以及相应生理状态的呈现和改变都存在着深远的影响[2,3]。依据参与细胞间通讯的细胞的类型,细胞间通讯可分为三类:真核细胞和真核细胞之间的通讯,原核细胞和原核细胞之间的交流,真核细胞和原核细胞之间的相互作用[3,4,5]。应该说，正是由于在漫长的进化过程中细胞间通讯方式的不断变化并趋于多样和精巧，才使得细胞与细胞之间 形成了丰富的信息交流形式和复杂的信号传导网络，从而使原核生物和真核生物能够更好的生存和繁衍。 1 真核细胞与真核细胞之间的通讯 所有的动物和植物都是真核生物，大多数动物和植物还是多细胞生物，因此真核细胞间的相互作用直接影响着动物和植物的生长和发育。真核细胞间的相互作用不仅在方式上花样繁多而且各条信号通路相互之间往往形成网络从而使真核细胞之间的通讯变得丰富和精巧。植物细胞间的胞间连丝，动物体内相邻细胞间的膜表面黏附分子的直接接触，特征性的间隙连接以及高等动物体内的神经突触，激素调节等都是非常重要但相对研究的比较成熟的细胞间信息交流方式[1,2]。因此，本部分将不再对它们作详细介绍，而主要集中于当前研究中非常热门但相对不是非常为人熟知的真核细胞间的通讯方式----细胞通道（intercellular channel）。细胞通道不仅对于细胞间的交流同时对于多细胞有机体的发育和形态建成都是必要的[5]。 胞间连丝（plasmodesmata）和小管（nanotubular）分别是植物细胞和动物细胞的细胞间通道，两者的共同点是它们都是由肌动蛋白组成的细胞骨架支持并排除微管的参与[4]。植物细胞间的胞间连丝是相邻的植物细胞之间大分子物质的运输通道[2]。借助胞间连丝植物细胞的细胞质可以直接进行交流，从而使植物细胞间形成超细胞的整体性结构，因此胞间连丝曾被认为是植物细胞特有的细胞质直接联系的细胞间通讯方式[5]。然而借助3D动态显微镜（3D live microscopy），Gerdes 和他的同伴在体外培养的PC12 细胞中观察到高度精巧和动态的细胞间通道，通道建立在两个细胞之间，依赖于肌动蛋白，主要协助在细胞间选择性地转运胞内体来源的小泡，可以观察到以肌球蛋白驱动的胞内体小泡从通道小管的一侧进入从另一侧游出[6]。Frantisˇek Balusˇka 等人的研究表明动物细胞之间形成的这种小管富含肌动蛋白但是缺乏微管，因此又被称作隧道小管（tunnelling nanotubes），简写为TNTs[5]。这一发现使人们认识到，在动物细胞之间也可能形成类似植物细胞的胞间连丝的结构，从而使动物细胞的细胞质也能够实现直接的交流。研究还发现肌动蛋白的多聚化与TNTs的形成直接相关[6]，而另一方面，动物细胞的膜表面能经常性的形成一些以肌动蛋白为动力的特征性突出，包括microspikes , microvilli , stereocilia and filopodia[7]。而在海胆原肠胚形成过程中丝状伪足能够快速的伸出和缩回[8]。病理的黑色素细胞表面伸出的丝状伪足中含有分泌物质,
第十五章细胞信号转导 复习测试 （一）名词解释 1. 受体 2. 激素 3. 信号分子 4. G蛋白 5. 细胞因子 6. 自分泌信号传递 7. 蛋白激酶 8. 钙调蛋白 9. G蛋白偶联型受体 10. 向上调节 11. 细胞信号转导途径 12. 第二信使 （二）选择题 A型题： 1. 关于激素描述错误的是： A. 由内分泌腺/细胞合成并分泌 B. 经血液循环转运 C. 与相应的受体共价结合 D. 作用的强弱与其浓度相关 E. 可在靶细胞膜表面或细胞内发挥作用 2. 下列哪种激素属于多肽及蛋白质类： A. 糖皮质激素 B. 胰岛素 C. 肾上腺素 D. 前列腺素 E. 甲状腺激素 3. 生长因子的特点不包括： A. 是一类信号分子 B. 由特殊分化的内分泌腺所分泌 C. 作用于特定的靶细胞 D. 主要以旁分泌和自分泌方式发挥作用 E. 其化学本质为蛋白质或多肽 4. 根据经典的定义，细胞因子与激素的主要区别是： A. 是一类信号分子 B. 作用于特定的靶细胞 C. 由普通细胞合成并分泌 D. 可调节靶细胞的生长、分化 E. 以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用 5. 神经递质、激素、生长因子和细胞因子可通过下列哪一条共同途径传递信号：
A. 形成动作电位 B. 使离子通道开放 C. 与受体结合 D. 通过胞饮进入细胞 E. 自由进出细胞 6. 受体的化学本质是： A. 多糖 B. 长链不饱和脂肪酸 C. 生物碱 D. 蛋白质 E. 类固醇 7. 受体的特异性取决于： A. 活性中心的构象 B. 配体结合域的构象 C. 细胞膜的流动性 D. 信号转导功能域的构象 E. G蛋白的构象 8. 关于受体的作用特点，下列哪项是错误的： A. 特异性较高 B. 是可逆的 C. 其解离常数越大，产生的生物效应越大 D. 是可饱和的 E. 结合后受体可发生变构 9. 下列哪项与受体的性质不符： A. 各类激素有其特异性的受体 B. 各类生长因子有其特异性的受体 C. 神经递质有其特异性的受体 D. 受体的本质是蛋白质 E. 受体只存在于细胞膜上 10. 下列哪种受体是催化型受体： A. 胰岛素受体 B. 甲状腺激素受体 C. 糖皮质激素受体 受体 D. 肾上腺素能受体 E. 活性维生素D 3 11. 酪氨酸蛋白激酶的作用是： A. 使蛋白质结合上酪氨酸 B. 使含有酪氨酸的蛋白质激活 C. 使蛋白质中的酪氨酸激活 D. 使效应蛋白中的酪氨酸残基磷酸化 E. 使蛋白质中的酪氨酸分解 12. 下列哪种激素的受体属于胞内转录因子型： A. 肾上腺素 B. 甲状腺激素 C. 胰岛素 D. 促甲状腺素 E. 胰高血糖素
细胞信号转导及疾病 细胞的各项生物学功能包括生长、发育、代谢、死亡、适应、防御等均受生物信号分子所携带的信息在细胞内的传递，即信号转导通路（signal transduction pathway）的调控。精细调节的信号转导是正常生命活动的前提，而信号转导异常可以导致各种病理过程。已有证据表明，人类疾病，特别是一些重大疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病以及老年性痴呆，均与控制细胞各项生理功能的信号转导通路障碍有关。阐明细胞信号转导的调控机制不仅有助于深入认识各种疾病的发病机理，而且为临床诊断和治疗技术提供新的靶位。但是我们也发现，很多科研工作者可能非常熟悉复杂的TGF-β信号转导通路及大量的相互作用分子和靶基因，但是他们并不了解TGF-β在心血管病中担当脂调节的护卫士，或者在神经损伤中起到诱导神经干细胞分化的作用。相反的，很多临床医师可能非常熟悉使用硝酸甘油治疗心绞痛，或者使用伟哥治疗男性勃起障碍，但是他们并不了解这两种药物都是通过调节NO通路达到舒解血管紧张度的治疗效果。因此本课程（信号转导异常与疾病）是一门跨越现代生物学和现代医学的多学科交叉领域型课程，课程的开设可同时针对基础及临床各专业的研究生。 因为细胞信号转导是一个整体，没有一个信号通路能够或者可以被看做是完全独立的，同时，每一种疾病的发生、发展又是由多个信号通路或生物过程综合调节的，因此，我们将重点介绍在一些常见疾病中发挥重要作用的目前研究最热门的几种信号蛋白及转导通路：如
胚胎发育及肿瘤发生中的Wnt、Notch、SHH信号传导通路、心血管和各种代谢异常性疾病中的mTOR信号通路、糖尿病中的胰岛素受体IR 与IRS激酶的下游信号转导通路、变态反应中的细胞因子信号转导和JAK-STAT蛋白通路，神经性及精神疾病中的PI3K、MAPK-JNK、BMP 通路以及肿瘤分子机制中的Ras-MAPK通路、小GTPases、交换因子p53、Rb及TGF-β通路等。课程的形式引进国外先进的授课方式，采用启发、互动式教学，将主讲者授课（lecture）与学生文献演示（presentation）相结合，在介绍具体信号转导途径的基础上，瞄准该领域的科研进展和热点，从深度和广度上系统探讨细胞信号转导研究的发展趋势和研究方法。此外，通过揭示信号转导通路在人类疾病中的调控机制和临床应用，启发学生深入认识各种疾病的发病机理，学以致用，为临床诊断和治疗技术提供新的靶位。届时我们将邀请长江学者特聘教授复旦大学的李保界教授、德国Albert-Ludwig大学Peter C. Heinrich教授及新加坡国立大学的曹新民教授等国际知名科学家结合其科研的前沿课题讲授相关领域的重要信号转导通路及临床实践。 Cell Signaling and Diseases Various biological functions including cell growth, development, metabolism, death, adaptation, defense, etc. are regulated by transmission of information in the cell carried by biological signaling molecules, ie. signal transduction