生物信号转导 第二信使 2012.4

生物信号转导主要教学内容 教 学 内 容 讲授 合 计 1、生物信号转导概论 6 2、受体及跨膜信号转换 4 3、G蛋白耦联的信号传递通路 合 计 1、生物信号转导概论 6 2、受体及跨膜信号转换 4 3、G蛋白耦联的信号传递通路 4、细胞内的信使物质――第二信使 5、蛋白激酶和蛋白磷酸酶 2 6、细胞周期调控信号途径 7、细胞凋亡信号通路 8、细胞信号转导与癌症 9、植物生长发育的膜外调节信号转导机制 10、细胞信号转导的研究方法 合 计 34

（1）细胞内信使的功能； （2）cAMP的产生与灭活；PI3K；Ca2+信号分子；NO信号分子。

cAMP cGMP Ca2+ NO CO ROS 还有IP3、DAG、磷脂酰肌醇磷酸等。 分为亲水性和疏水性（DAG、磷脂酰肌醇磷酸）

第一信使是指各种细胞外信息分子，又称细胞间信号分子即细胞因子，诸如内分泌激素，神经递质和神经肽，局部化学介导因子（神经生长因子，旁分泌激素如前列腺素、组胺与嗜伊红趋化因子等），气体信号分子（ＮＯ、ＣＯ），以及免疫细胞产生的抗体、补体与免疫细胞因子。这些生物活性分子由体内各种不同的细胞产生后，能够通过血液、淋巴液、各种体液及神经分泌等不同途径，作用到细胞膜表面或细胞内的特异受体，引起细胞内的特定反映。 第二信使是指细胞外第一信使与其特异受体结合后，通过信息跨膜传递机制激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子道，而在胞浆内产生的信使物质。这种胞内信息分子起到将胞外信息传导、放大、变为细胞内信息的作用。从分子学意义上讲，细胞内信息传递过程是以细胞内蛋白质磷酸化与脱磷酸化为基础，依次引起构型的变化和功能的改变，以实现信息的传递。主要有：cAMP、cGMP、IP3、Ca2+。 第三信使又称ＤＮＡ结合蛋白，是指负责核内外信息传递的物质，为一类可与靶基因特异序列相结合的核蛋白，能调节基因的转录水平，发挥转录因子或转录调节因子的作用。这些蛋白质是在胞质内合成后进入胞核内，发挥信使作用，因而称这类核蛋白为“核内第三信使”，以区别于位于胞质内的其他各类信使。 可自其前体由酶促反应迅速形成； 可自胞内储存中迅速释放； 可被迅速灭活或储存在特定的隔室中； 可激活不同的效应器； 允许信号的放大。 承上启下 放大扩散

cAMP cAMP是最重要的一种细胞内第二信使，他可影响多种细胞功能，如葡萄糖生成、糖酵解、脂肪生成、肌肉收缩、细胞膜分泌、学习过程、粒子转运、分化、生长控制及凋亡。

cAMP调控方式 腺苷酸环化酶AC AC又受控于G蛋白、 Ca2+ 。 磷酸二酯酶PDE

cAMP下游蛋白 都具有特异cAMP结合位点。 cAMP门控粒子通道 PKA 鸟苷酸交换因子（GEF） 激活小分子G蛋白

cGMP 由鸟苷酸环化酶催化底物GTP生成。

cGMP下游蛋白 cGMP依赖性蛋白激酶 调解细胞内Ca2+水平，进而控制平滑肌的紧张度。 阳离子通道 cAMP特异性磷酸二酯酶

Ca2+ 结合钙99.9％ 游离钙 主要的钙库：内质网、线粒体。 Ca2+从胞外内流主要是通过质膜钙离子通道。

Ca2+信号的感受体—钙调素（calmodulin，CaM） 由148个氨基酸组成的耐热、酸性的小分子可溶性球蛋白。 CaM的靶蛋白众多，包括， 依赖Ca2+- CaM激酶 依赖Ca2+- CaM磷酸酯酶 AC等 CaM细胞生理调节功能广泛： 细胞发育和分化、细胞分裂、细胞凋亡、基因转录。

一氧化氮NO 血管内皮衍生舒张因子（EDRF） NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）催化，以L精氨酸为底物，以NADPH作为电子供体，生成NO和L瓜氨酸。 NO没有专门的储存及释放调节机制，靶细胞上NO的多少直接与NO的合成有关。

NO的作用机理： 乙酰胆碱→血管内皮→Ca2+浓度升高→一氧化氮合酶→NO→平滑肌细胞→鸟苷酸环化酶GC→cGMP→血管平滑肌细胞的Ca2+离子浓度下降→平滑肌舒张→血管扩张、血流通畅。 硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的历史，其作用机理是在体内转化为NO，可舒张血管，减轻心脏负荷和心肌的需氧量。

1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。 Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad

一氧化碳CO 气体、不稳定的小分子神经递质。 生成途径 CO与NO一样通过激活GC抑制血小板聚集、使颈动脉、冠状动脉血管舒张。 脂质过氧化 血红素加氧酶（HO）催化血红素代谢生成 CO与NO一样通过激活GC抑制血小板聚集、使颈动脉、冠状动脉血管舒张。

活性氧ROS 氧的单电子还原产物（自由基）或者易于转化为自由基的氧化合物。 生成途径 ROS与细胞凋亡 线粒体电子传递链。 促进MPTP开放，促进Ca2+内流，上调促凋亡蛋白表达，激活Caspase，导致细胞凋亡。

肌醇磷脂信使 80年代初，Streb和Berridge等人把经过透析处理的胰腺细胞放在低Ca2+介质中保温，当向介质中加入肌醇磷脂的分解产物之一－－三磷酸肌醇（trisphosphate inositol，IP3）时， Ca2+从胞内Ca2+库中释放出来。 二酰甘油DAG和IP3

肌醇磷脂代谢循环 二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）在PLC作用下，产生IP3和DG两个第二信使；其次是两个信使代谢灭活，最后代谢产物又重新合成PIP2。

肌醇磷脂信使的信息传递途径 膜表面G蛋白耦联受体 G蛋白 PLC DG IP3 PIP2 PKC Ca2+离子通道受体 Ca2+ 内质网

本章完

学习报告 cAMP cGMP Ca2+ NO CO ROS 还有IP3、DAG、磷脂酰肌醇磷酸等。 以本课程中提到的第二信使为主要内容； 内容不要求深度广度，只要说明某个问题/专题即可；建议内容来源于科研文献。 学习笔记请标清楚日期、主题、关键词和参考文献。 讲述自然精炼，能提出问题，也能回答问题； 每人10min叙述＋回答问题。 学习报告内容及提问与答问记录、学习笔记作为成绩评分依据。