第一章 第三节： 细胞主要的跨膜信号转导

第一章 第三节 细胞跨膜信号转导

第三节 细胞主要的跨膜信号转导

当细胞受到刺激或物质作用时，将引起细胞内部产生一系列的功能变化，这种外界信号作用转变成细胞内部信号的过程称为细胞的跨膜信号转导。主要有以下几种： 一、离子通道

离子通道由细胞膜上的通道蛋白组成，通常对转运的离子具有特异性。此类信号转导通过改变细胞内外离子浓度的平衡状态而影响细胞的活动。一般此类通道的开关受控，称为门控通道。由膜内外电位差决定门控开关的门控通道为电压门控通道。由细胞内外的特定化学物质与膜受体结合时发生反应, 引起门控通道打开的称为化学门控通道，它分为细胞内结合和细胞外结合两种类型。由通道或相关受体受到形变引起门控通道打开的为机械门控通道。

二、G蛋白偶联受体介导的跨膜信号转导

细胞质膜上最多,也是最重要的信号转导系统是由G蛋白介导。G蛋白,位于细胞膜的内侧，由αβγ三个亚单位组成，G蛋白具有GTP酶的活性，α亚单位是催化亚单位。由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。

cAMP信号通路： 当信号分子与G蛋白偶联受体结合后导致受体构象改变，受体与G蛋白结合形成复合体，结合GTP活化。α亚基解离，活化腺苷酸环化酶（AC），AC可利用ATP生成cAMP。cAMP与依赖cAMP的蛋白激酶（PKA）的调节亚基和催化亚基分离。催化亚基将代谢途径中的一些靶蛋白中的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，从而使其激活或钝化。被磷酸化的靶蛋白往往是调节酶或重要功能蛋白，因而可以介导细胞外信号，调节细胞反应。

磷脂酰肌醇信号通路 ：胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DG）两个胞内信使，胞外信号转换为胞内信号（图8-21），这一信号系统又称为“双信使系统”。

三、酪氨酸激酶受体介导的信号转导

同G蛋白偶联受体一样,酶联受体也是跨膜蛋白,细胞外部分有同配体结合的结构域,但是其细胞内结构域却可以作为酶或是同其他的一些蛋白组成复合物后行使酶的作用。酶联受体信号转导的反应比较慢(通常要几小时),并且需要许多细胞内的转换步骤。其中受体酪氨酸激酶,简称RTK,是具有酪氨酸激酶活性的受体。一旦有信号分子与受体的细胞外结构域结

第一章 第三节 细胞跨膜信号转导

合,两个单体受体分子在膜上形成二聚体；两个受体的细胞内结构域的尾部相互接触,激活它们的蛋白激酶,结果使尾部的酪氨酸残基磷酸化。磷酸化导致受体细胞内结构域的尾部装配成一个信号转导复合物。磷酸化的酪氨酸部位立即成为细胞内信号转导蛋白的结合位点,可能有10～20种不同的细胞内信号蛋白同受体尾部磷酸化部位结合后被激活。信号复合物通过几种不同的信号转导途径,扩大信息,激活细胞内一系列的生理和生化反应。

以神经生长因子信号通路为例，神经生长因子与酪氨酸激酶A结合，使其自身内部残基磷酸化，触发Ras/MEK/MAPK途径，最终启动基因转录。

除了有以上几种信号转导途径之外，还有类固醇激素信号转导。类固醇激素因为脂溶性，可以通过单纯扩散直接进入细胞，作用于细胞质内受体或细胞核内受体，激素与胞质中的受体结合形成复合物，成为转录因子后进入细胞核内，作用于特异的基因调控序列，启动基因转录和表达。