蛋白激酶及信号传导蛋白激酶及信号传导蛋白质激酶：Ser-OH 、Thr-OH酪氨酸蛋白激酶：Tyr-OH 第一节：蛋白激酶第一节：蛋白激酶A (PKA)一、蛋白激酶A的特征：PKA: cAMP依赖性蛋白激酶作用： 代谢的调控、细胞信号传导组成： 两个催化亚基(C) 、两个调节亚基(R) C2R2四聚体二、PKA的分类R亚基： I 类(RI)： RI 49 kD ， RI 、 RI II 类(RII)： RII 55 kD ， RII 、 RIIC亚基：C、C、C ，40 kD PKA全酶：R2C2 180 kD三、PKA的结构：1. C亚基的结构特点：N-端有一个ATP结合区，富含甘氨酸序列: GXGXXGX16K在Lys72和Glu91形成离子对Ala 70 与腺苷酸的识别有关催化中心位于分子中部，具有结合多肽底物和催化磷酸基团转移的作用R165DLK168PEN171氨基酸残基构成一个环，其中D166(Asp)是磷酸基团转移的基础。K168(Lys)具有稳定中间态和降低活化能的作用Asp184是金属离子结合位点2. R亚基的结构特点：R亚基分为3个结构域N端是二聚化结构域，负责和另一个R亚基的聚合C端有两个cAMP结构域，分为A、B结构域。A结构域结合cAMP较慢、B结构域是优先结合cAMP的位点在二聚化结构域和cAMP结构域之间为：假底物模体(在RI) 或真底物模体(在RII)，其氨基酸组成：RRNAIS (RI) / RRVSVC (RII)四、PKA功能：C亚基具有催化活性，它识别底物为RRXS/T 和RXS/T，在接受磷酸基团S/T的羧基端的氨基酸为蔬水氨基酸。在测定PKA活性时，肝丙酮酸激酶的底物：肯普肽(kemptide) , LRRASLG是很好的底物，若七肽的S改为A，则转变为抑制剂。R亚基是cAMP结合的靶蛋白，在PKA的四聚体中，它作为“假底物”而抑制C亚基发挥催化作用,只有当cAMP结合R亚基后，解离状态的C亚基才有催化作用五、PKA的分布I 类主要存在于非神经细胞，尤其在骨骼肌和心肌最为丰富。II 类主要存在于神经细胞中。靶向假说：靶向假说：targeting hypothesis 磷酸化事件至少部分地接受了蛋白激酶在细胞中定位的调控。蛋白激酶的定位对其功能的发挥有重要的作用.PKA的定位有关的“锚蛋白” (AKAP) 能跟RII亚基结合，使得PKA定位于不同的部位。第二节、蛋白激酶 C (PKC) 是一种Ser/Thr 蛋白激酶，日本学者Nishizuka 1977年，首先发现存在于鼠脑细胞中。受甘油二酯（DG）和Ca2+的激活，因为其受到Ca2+的激活而被命名为蛋白激酶CDG是细胞对多种胞外刺激作用的第二信使，是肌醇磷酸脂或胆碱磷酸脂在磷酸脂酶水解而产生的到目前，已发现PKC有12种亚型，根据结构特点和激活剂的不同可以分为3类：PKC的分类：n常规型PKC （Conventional PKC, cPKC）: 包括、I、II、 四种亚型。需要：Ca2+、DG(甘油二酯)、PS(磷脂酰丝氨酸)n新型PKC （novel PKC, nPKC） 、五种亚型。需要：DG、PS3.非典型PKC （atypical PKC, aPKC） 、 三种亚型。只需要 PS激活。第三节、蛋白激酶B (PKB) 一、概况：(PKB) 属于Ser/Thr 蛋白激酶PKB的催化域与PKC和PKA分别有73%和68%的相同。（related to the A and C kinases)T细胞性淋巴瘤逆转录病毒癌基因 (v-akt) 的产物: AktPKB种类：PKB (Akt1, PAC-PK)PKB (Akt2)PKB (PAC-PK)二、PKB的结构(A)(B)(C)(D)(A) 人人PKB- ; (B) 人人PKB- 1(C)人人PKB- 2 (D)鼠鼠PKB- PH: pleckstrin 同源结构域同源结构域三、PKB的激活 机理:在细胞膜上，在细胞膜上，PI-3k 的产物的产物PI-3,4-P2或或PI-3,4,5-P3结合结合PKB的的PH结构域，使结构域，使PKB向膜转位或二聚化，从而被向膜转位或二聚化，从而被PKB激酶磷酸化。激酶磷酸化。PI-3,4,5-P3还有底物第二信使作用，能别构激活还有底物第二信使作用，能别构激活PKB激酶激酶PKBK,使使PKB发生发生Thr308磷酸化磷酸化,从而发生部分活化从而发生部分活化. PKB激酶激酶(PDK-2)能特能特异磷酸化异磷酸化Ser473,完全活化完全活化PKB四、PKB的功能： 在体外，PKB可以磷酸化合成肽: RXRYZ(S/T)(Hy)在体内:磷酸化糖原合成酶激酶3糖原合成增加葡萄糖的吸收核糖体蛋白S6激酶(p70S6k)有关蛋白质生物合成细胞的存活、增殖细胞分化细胞周期的调节第四节、蛋白激酶第四节、蛋白激酶GPKG : cGMP依赖性蛋白激酶PKG-I (76 kD): 、两种，胞质中PKG-II (86 kD): 膜蛋白一、PKG的结构：1.二聚化结构域:含保守的Leu/Ile 组成的亮氨酸拉链结构膜定位自身磷酸化位点(I, II)自身抑制模体 (I)协同作用的调节位点(I)2. cGMP结构域: cGMP 1 : 亲和力低, 磷酸化位点Thr (I) /Ser (II) cGMP2: 亲和力高, 磷酸化位点Thr ( I , II )3.催化域: 260 aa 保守的Lys (I, II) 必需的Thr (I, II) , 可自身磷酸化细胞核定位信号4.羧端结构域: 70aa 二、PKG在信号传导中的作用PKG参与心钠素(ANP)的信号传导受体：鸟苷酸环化酶第五节、酪氨酸激酶第五节、酪氨酸激酶(TPK) 一、类型： 受体型TPK、非受体型TPK二、受体型TPK:1. 受体型TPK亚类：根据结构分为9个亚类：表皮生长因子受体(EGFR)胰岛素受体(IGF-1R)血小板生长因子受体(PDGFR)纤维生长因子受体(FGFR)血管内皮生长因子受体(VEGFR)肝细胞生长因子受体(HGFR)Trk基因产物受体受体Eph/Elk/Eck/Erk基因产物受体受体蛋白AXI 酪氨酸激酶酪氨酸激酶跨膜结构域跨膜结构域富含富含Cys结构域结构域免疫球蛋白样结构域免疫球蛋白样结构域酸盒结构域酸盒结构域纤连蛋白纤连蛋白II结构域结构域2. 受体型TPK功能结构域：配体结合域：跨膜区域：催化域：有两个保守模体 DLAARN ：R：精aa，与ATP的r-磷酸离子键 VPIKW：P 脯aa; W 色aa 与底物识别有关调节域：自身磷酸化位点、活性调控三、非受体型TPK:1.分类：根据在亚细胞的定位和表达分为8个亚类 家族 成员 表达组织 亚细胞分布Jac 3 造血组织 胞质Syk 2 B/T细胞 胞质Abl 2 广泛分布 胞核/ 胞质Src 9 广泛分布 膜质组织Csk 1 广泛分布 胞质Fak 1 广泛分布 细胞粘着斑Fps 3 造血细胞 胞质Btk 3 造血/肝细胞 胞质Jak Syk Abl Src Csk Fak Fps Btk激酶激酶SH2SH3几种非受体型几种非受体型TPK的结构的结构第六节、丝裂原激活蛋白激酶家族Mitogen-activated protein kinase 简写：MAPK)Ser/Thr蛋白激酶；三个亚家族：1.胞外应答激酶：Extracellularly - responsive kinase （ERK)2.c-Jun 氨基末端激酶：c-Jun N-terminal kinase (JNK)3.p38-丝裂原激活蛋白激酶 (p38-MAPKs)MAPK的活化特点：要经过级联激活系统： MAPKKK MAPKK MAPK MAPK级联激活级联激活S: 丝氨酸丝氨酸T：苏氨酸：苏氨酸X：任意氨基酸：任意氨基酸P：磷酸基团：磷酸基团(一)、ERK系统的级联成员：ERK的活化过程：MAPKKK级Raf亚家族MAPKK级MEK1/MEK2MAPK级ERK亚家族1.Raf家族（3K级）：Raf是一个病毒癌基因v-Raf同源的细胞基因c-raf的产物；有三种亚类A-Raf, B-Raf, C-Raf;结构上保守的三个区域：CR-1: 富含Cys (又称CRD)CR-2: 富含Ser/Thr调节区CR-3: 含Tyr/Ser 催化区2.MEK (包括MEK1和MEK2) 胞外应答激酶：Extracellularly - responsive kinase （ERK)有一个富含Pro的结构域，可以结合Raf,并作为 Raf的底物受磷酸化而激活。MEK是可溶性的酶有双功能的激酶：催化MAPK分子中的Thr-X-Tyr (TXY)模体的Thr和Tyr残基的磷酸化。TXY的模体通常是TEY（Thr-Glu-Tyr）, MEK又称为TEY激酶3.ERK:细胞外应答激酶有三种ERK: ERK1, 44 kD; ERK2, 42 kD; ERK3, 62 kD;ERK1& 2: 依赖Ser/Thr蛋白激酶，优先磷酸化Pro-X-Ser/Thr或 Ser/Thr- Pro结构ERK3磷酸化模体:Ser-Glu-Gly (SEG)ERK作用：ERK受MEK活化后转位到细胞核内，使很多依赖磷酸化激活的转录因子或与转录过程有关的酶、蛋白质磷酸化。 如转录因子：Elk-1, TAL-1, RNA聚合酶II；核蛋白:c-Fos, c-Myc, c-Myb, Ets-2, p53, STAT； 结构蛋白：微管相关蛋白-2,调节细胞的结构。（二）JNK系统的级联成员c-Jun氨基末端激酶（JNK）：磷酸化转录因子c-Jun的氨基末端，而得名。紧张活化蛋白激酶（SAPK）：级联成员: MEKKJNKKJNK 1. MEKK: 属于MAPKKK家族 (相当于 ERK信号流中的Raf )成员：MEKK1 , 2 , 3MEKK1在静息细胞中和抑制剂结合，外界刺激信号脱落抑制剂而激活。Cdc 42 和小G 蛋白Rac 通过P21蛋白活化激酶-1(PAK-1)调节MEKK1MAKK3除作用JNKK外，还能优先激活 MEK2.JNKK: 属于MAPKK家族，相当于 ERK信号流中的MEKJNKK具有双功能激酶磷酸化底物JNK蛋白Thr-Pro-Tyr (TPY)模体中的T&YJNKK 又称TPY激酶JNKK能激活p38-MAPK3.JNK属于MAPK家族，相当于 ERK信号流中的ERKJNK成员：JNK1、JNK2、JNK3JNK1和JNK2在多细胞中表达，JNK3 只在神经细胞中表达JNK 可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。可使转录因子TCF、ATF-2 磷酸化(三) p38-MAPK 系统的级联成员1. p38蛋白:脂多糖(Lipopolysccharide LPS) 结合CD14后，引起细胞内MAPK信号流的激活，诱导了一种分子量38 kd 的蛋白质发生酪氨酸磷酸化，这种蛋白质称之.2. p38蛋白成员 (MAPK成员）；ASK1 MKK3/ MKK6 p383. p38 信号流的作用：控制一些应激因素和细胞因子引起的细胞调亡4. ASK1 : (Apoptosis Signal-regulating Kinase 1 简称 ASK1) 属于MAPKKK家族，它能磷酸化MKK3 / MKK6 和 SEK15. MKK3 / MKK6 : 属于MAPKK家族，6种亚型，其中只有第3和第6两种亚型是活化 p38的蛋白激酶。它是双功能的激酶。 磷酸化p38 中的 Thr-Gly-Tyr (TGY) 模体中的Tyr和Thr，从而激活 p38蛋白，TGY激酶6. p38蛋白：属于MAPK家族，本身受到MKK3 / MKK6磷酸化而激活，作为蛋白激酶可以磷酸化多种转录因子，TCG 、ATF-2 、MEF-2C等 Raf MEKK ASK1 MEKJNKKMKK3，MKK6ERK JNK p38MAPKKKMAPKKMAPK第七节、钙调蛋白依赖性的蛋白激酶(CaM-PK) 钙调蛋白(Calmodulin CaM):Ca2+/CaM种类：磷酸化酶激酶（Phosphorylase Kinase）：肌球蛋白轻链激酶（Myosin Light Chain Kinase，MLCK）：钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CaM-PK）：一、CaM-PK的特征：CaM-PK有5个亚型，II了解较清楚，能催化突触蛋白I的位点II磷酸化（CaM-PK II）。由810个亚基组成，每个亚基50-60 kd,有5种不同型号亚基：、等。二、CaM-PK II结构特点：CaM-PK II的各种亚基相似，由4个结构域组成1.激酶域：2.自抑制域：3.钙调蛋白结合域：4.聚合域：三、 CaM-PKII的激活过程：自抑制域和激酶域结合使酶无活力Ca2+ / CaM与酶的CaM结合域结合使酶变构,自抑制域脱离激酶域，从而使酶活化。活化酶Thr286自身磷酸化而成Ca2+不依赖型.Ca2+不依赖型的酶因Thr286磷酸化而有活力.第八节、细胞跨膜信号传导通路细胞的信号转导作用，三个过程：信号分子的接受信号的放大生物效应细胞信号传导的途径1、通过膜受体途径：化学信号分子（第一信使）被专一性的受体识别。受体能区分不同的外界刺激，并激活特定的信号放大系统，产生第二信使（cAMP），后者通过细胞内的信号分子再作用于其靶分子，产生特定的生物学效应。包括：蛋白结构、酶活力、基因表达、膜通透性等方面的改变，从而产生一系列的生理、病理效应。2、通过胞质受体途径：化学信号分子（第一信使）与胞质受体结合，如自体激素等，结合受体后通常直接进入细胞核，也有的受体如甲状腺素和维甲酸受体主要在细胞核内，结合配体后直接调节基因的活化。 一、受体：1.受体概念：生物信号接收器，专一结合化学信号，发生特异作用，产生特定的生物学效应。2.受体种类：膜受体（位于细胞膜）、胞内受体（位于细胞质、核质、胞内膜）3.膜受体结构域：胞外域、跨膜域、胞内域4.膜受体的分类：离子通道受体：G蛋白偶联受体：酪氨酸蛋白激酶相关受体：其它酶活性的受体：5、质膜激素受体的信号传递：激素(第一信使 ) 靶细胞 基因表达 （第二信使） 1）与G蛋白偶联受体 质膜受体： 2）催化性的受体 3）通道性的受体 质膜受体质膜受体级联反应级联反应生物学效应生物学效应1）水溶性化合物）水溶性化合物2）脂溶性化合物）脂溶性化合物细胞浆细胞浆细胞核细胞核3）甲状腺素、维甲酸）甲状腺素、维甲酸5、受体作用特征：特异性：specificity， 配体与受体的结合严格选择。包括二者的结构、构型与构象高亲和性：High affinity，受体与其配体的亲和力应与其配体的生理浓度相适应。饱和性：Saturability，受体以有限的数目存在于特定的靶细胞。生物学效应：Biological response，一种受体与特定的受体7激素结合，产生特定的生物学效应。二、G蛋白存在于质膜上的一组信号传递蛋白，即鸟苷三磷酸（GTP）的结合蛋白（Guanosine triphosphate-binding protein）。与GTP结合活化状态，与GDP结合失活状态。二种类型：G蛋白：异三聚体，, ， 三类亚基组成。亚基有20多种，39 kD46 kD；亚基有6种，37 kD左右，亚基则有12种，8 kD。组成的三聚体G蛋白可有上千种。小G蛋白：单链结构，2030kD；50多种，P21 Ras家族G蛋白的结构特点：亚基有2个结构域，GTP结合域和催化域。催化域有GTP水解酶（GTPase）活性。GTP结合域是独特的螺旋结构域，它把GTP包埋在整个蛋白质的中心，G在合成后加工过程中，其N端的甘氨酸和豆蔻酸（十四烷酸）共价连接，并以此插入质膜的脂双层中。亚基有7个片层结构，其中一个组氨酸可以被磷酸化，并且磷酸基团通常来自GTP而不是ATP，其功能还不清楚。亚基有一个N端无规则卷曲，其中半胱氨酸可以发生脂化如法尼基化（farnesuylation）或牻牛儿牻牛儿基化（geranylgeranylation），锚定在膜内侧。 亚基与亚基紧密结合形成一个功能单位，只有在变性时才能分开。三、核苷酸环化酶三、核苷酸环化酶 有两类：腺苷酸环化酶（AC）和鸟苷酸环化酶（GC）。AC和异三聚体G蛋白相偶联，而GC本身就是一种膜受体。AC的结构特点与功能：AC催化ATP生成3,5-环腺苷一磷酸，简称cAMP，另一产物是焦磷酸PPi。哺乳动物的AC有10型，它们的分布有组织特异性。AC是一个结构十分特殊的跨膜蛋白，含有 1064 1248个氨基酸残基，在构象上类似多次跨膜的离子通道蛋白。N-端端在在胞胞内内，接接着着是是6次次跨跨膜膜结结构构（第第一一组组跨跨膜膜域域M1）然然后后是是第第1个个胞胞内内结结构构域域C1，又又分分成成C1a和和Clb。C1a在在各各型型AC中中有有5593的的同同源源性性，再再向向C端端又又是是6次次跨跨膜膜结结构构（第第二二组组跨跨膜膜域域M2），再再进进入入胞胞内内形形成成第第2个个胞胞内内结结构构域域C2，其其C2a在在各各型型AC中中也也有有5389的的同同源源性性，C2b是是整整个个肽肽链链的的C端端。C1a和和C2a是是AC的的催催化化部部位位，这这两两个个部部位位对对催催化化作作用用均均为为必必需需。目目前前尚尚不不知知哪哪个个部部位位对对催催化化更重要，或基本上是催化部位，也不知调节部位在更重要，或基本上是催化部位，也不知调节部位在C1a或或C2a。 GC的结构特点与功能：GC催化ATP生成3,5-环鸟苷一磷酸，简称cGMP，另一产物也是PPi。GC也是一个家族，有多种类型。哺乳动物细胞胞质中的GC是两个大小不同亚基的二聚体血红素为其辅基。一氧化氮（NO）可通过血红素调节GC活力而引起血管扩张，膜结合性GC为单体。分子量大约为120 kD180 kD，其N-端为配体结合区，在膜外接着是一段跨膜区，胞内的C端为环化酶催化区。有两个区域和腺苷酸环化酶AC的C1a和C2a区高度同源，它能催化和AC相似的反应。膜结合GC在催化性质上和胞质型的不同，底物GTP对前者呈现正协同别构效应，而对后者则没有协同效应。GC的生物效应几乎全部是通过蛋白激酶G来实现的。2cAMP的降解细胞内cAMP磷酸二酯酶调控cAMP的水平。cAMP的水解终止了激素刺激的信号。cAMP磷酸二酯酶受到胞质Ca2+水平升高的活化，从而激活cAMP磷酸二酯酶活性，使cAMP水解成5-AMP。3cGMP通路通路环鸟苷酸（cGMP）是由鸟苷酸环化酶（GC）产生的，后者不需要和G蛋白偶联而本身就是一种跨膜受体，可与外界信号分子如心钠素直接结合。cGMP通过蛋白激酶G（PKG）使一系列蛋白质磷酸化引起激活或失活，从而表现生物效应。有趣的是cGMP引起的生物效应在很多方面恰巧和cAMP相反，如cGMP降低细胞内Ca 2+浓度，降低心肌收缩力，而cAMP则使细胞内Ca 2+浓度上升而促进心肌收缩。因此，cAMP和cGMP看作对生理效应的正负调节剂，提出所谓“阴阳”学说。四、环腺苷酸介导的跨膜信号转导四、环腺苷酸介导的跨膜信号转导 1以以cAMP为第二信使的信号分子为第二信使的信号分子Gs与活化腺苷酸环化酶的受体偶联，对AC有激活作用。促进cAMP的产生。兴奋性的受体(Rs)Gi与抑制腺苷酸环化酶的受体偶联，对AC有抑制作用。抑制cAMP的产生。抑制性的受体(Ri)通过Gs作用的激素：下丘脑激素、垂体促激素、抗利尿激素、甲旁腺素、绒毛膜促性腺激素、胰高血糖素等及儿茶酚胺的受体（典型配体为异丙基肾上腺素） 。通过细胞膜上相应的受体，将信号传至G蛋白，经Gs激活腺苷酸环化酶（AC），引起cAMP合成增多。因此，cAMP是这类激素的第二信使。通过Gi作用：AC负调控，如生长抑素（somatostatin）受体和儿茶酚胺2受体（配体为去甲肾上腺素），通过Gi蛋白抑制AC的活性，使cAMP的浓度下调。不同组织的前列腺素E1的受体因偶联不同的G蛋白Gs或Gi，故对cAMP的生成有不同的作用。 cAMP结结合合PKA的的调调节节亚亚基基，使使调调节节亚亚基基与与催催化化亚亚基基解解聚聚而而活活化化PKA的的催催化化亚亚基基。后后者者可可通通过过一一系系列列蛋蛋白白激激酶酶引引起起磷磷酸酸化化级级联联反反应应，最最后后激激活活或或抑抑制制一一些些代代谢谢过过程程的的关关键键酶酶。这这种种级级联联反反应应，可可使使信信号号分分子子的的作作用用逐逐级级放放大大，使使胞胞外外信信号号分分子子极极微微量量的的变变化化就就可可以以引引起起明明显显的的生生物物效效应。应。cAMP激激活活PKA后后，除除了了可可以以使使一一些些代代谢谢相相关关的的酶酶发发生生磷磷酸酸化化以以调调节节代代谢谢外外，活活化化的的PKA催催化化亚亚基基也也可可以以进进入入核核内内，磷磷酸酸化化一一些些转转录录因因子子，直直接接调调节节转转录录因因子子的的活活性性，从从而而产产生生cAMP诱诱导导的的基基因因表表达。达。五五、磷磷脂脂酶酶C-甘甘油油二二酯酯-蛋蛋白白激激酶酶C介介导导的的跨跨膜膜信信号转导号转导 1.磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C（PI-PLC）： 底物是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）2.激活作用方式： （1）通过G蛋白的作用：如肾上腺能1受体激动剂和铃蟾肽（蛙皮素）、凝血酶等 （2）通过酪氨酸磷酸激酶（TPK）的作用：如表皮生长因子（EGF）和血小板源生长因子（PDGF），或非受体型TPK，如细胞因子（IL-6）。 （3）不同途径：不同组织的受体时会引起不同的信号转导方式，如抗利尿激素（加压素，vesopressin）作用于肾脏时，主要通过cAMP通路，而作用于肝脏时则主要通过PI-PLC通路。 p 86 表4-3总结了一些重要的激活PI-PLC的胞外信号分子和受体。3甘油二酯的生成和作用机制甘油二酯的生成和作用机制 ：磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C（PI-PLC）激活后，催化PI-4,5-P2水解生成甘油二酯 （DG）和三磷酸肌醇（IP3） DG、IP3两个都是信使分子。DG是脂溶性的，生成后仍停留在膜上，DG是常规型和新型PKC的特异性激活剂，主要与PKC调节结构域中的富含Cys的模体-2（CCR2）结合，引起PKC变构，使假底物模体在空间上脱离被其阻断的催化中心而引起酶的激活。DG激活PKC的过程通常还需要Ca2+及磷脂酰丝氨酸等其他物质。来自PI-4,5-P2和来自磷脂酰胆碱（PC）的DG都能激活PKC。使PKC迅速的激活，从而引发早期的细胞反应，如激素和神经递质的释放以及酶的分泌等。 4蛋白激酶蛋白激酶C的底物蛋白的底物蛋白蛋白激酶C（PKC）的生物效应是通过对众多底物蛋白的磷酸化来实现的，PKC作用对象包括以下六种成分：（1）收缩蛋白和细胞骨架蛋白，如肌球蛋白轻链，肌钙蛋白，钙桥蛋白，微管相关蛋白等。（2）酶分子，如糖原磷酸化酶激酶，糖原合成酶，甲羟戊二酰CoA还原酶，酪氨酸羟化酶，鸟苷酸环化酶，肌球蛋白轻链激酶等。（3）膜蛋白，如Ca2+-ATP酶，Na/K-ATP酶，NaH交换系统和GTP酶激活蛋白（GAP）等，后一作用可使Ras处于激活状态。（4）膜受体，如表面生长因子（EGF）受体，胰岛素受体，生长素介质C受体，白介素-2（IL-2）受体，肾上腺能受体等，通过这些受体调节区的磷酸化，对受体实现反馈调节。如EGF和胰岛素受体C端的Ser或Thr被磷酸化后，可抑制受体的TPK活性和对EGF的亲和力。（5）信号转导蛋白，如Raf的Ser499位可受PKC磷酸化而激活，使PKC通路和生长因子通道（Raf-MEK-ERK）实行串话（cross talking）。（6）转录因子，PKC可从胞液转至胞核，使癌基因编码的转录因子发生磷酸化，如使Fos和一种丝氨酸蛋白磷酸酶磷酸化，影响基因转录。PKC还可使血清反应因子（SRF）磷酸化而使SRF结合于c-fos基因调节区的DNA序列（血清反应元件SRE），从而促进fos基因的转录和合成，使细胞内的Fos蛋白增加。PKC还可使穿梭蛋白（shutter protein）样的转录因子转至细胞核，发挥转录因子的作用，调节基因转录。六六、磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇专专一一性性磷磷脂脂酶酶C-三三磷磷酸酸肌肌醇醇-Ca2+介导的跨膜信号转导介导的跨膜信号转导1.磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C（PI-PLC）：水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）底物，产生，三磷酸肌醇（IP3）2.IP3可动员细胞内钙库释放Ca2+，再通过Ca2+或Ca2+-钙调节蛋白（CaM）复合物转导信号。3.IP3对细胞内钙库的作用，IP3被内质网或肌质网膜表面的IP3受体专一性的识别，IP3本身有Ca2+通道的功能，因而开放Ca2+通道，使储存在内质网内的Ca2+释放入胞液中，使胞液中Ca2+浓度升高。4.IP3代谢主要有两方面途径：一是在5-磷酸酶作用下水解生成I-1,4-P2而失活；另一途径是在某种磷酸肌醇3-激酶作用下，进一步磷酸化，生成I-1,3,4,5-P4。5.I-1,3,4,5-P4也有第二信使功能，它可以促进Ca2+从胞外进入到胞内。最后，I-1,3,4,5-P4可以进一步水解成I-1,3,4 -P3，这种肌醇三磷酸与I-1,4,5-P3不同，是一种失活形式，用以重新合成PI-4,5-P2。6、Ca2+的信使作用： Ca2+升高可以激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CaM-PK），促进一系列酶磷酸化活化酪氨酸羟化酶、色氨酸羟化酶加速儿茶酚胺、5-羟色胺等神经递质的合成CaM-PK使平滑肌的肌球蛋白轻链磷酸化后，还可引起平滑肌收缩或张力增加。磷酸化细胞的微丝蛋白、微管蛋白等可调节细胞的形态和运动。 Ca2+的升高还可进一步激活磷脂酶C，促进IP3产生，构成正反馈调节 Ca2+离子浓度过高又能抑制IP3介导的胞内钙释放，以防Ca2+过高造成细胞损伤。七、受体酪氨酸蛋白激酶介导的跨膜信号转导 通过受体酪氨酸蛋白激酶（R-TPK）介导的信号分子主要是包括某些生长因子在内的细胞因子，胰岛素因具有类似生长因子的作用，并且受体十分类似生长因子受体。故属于生长因子受体家族。 （1）Grb2-Sos衔接蛋白-Ras通路：鸟苷酸释放蛋白（GNRP）的作用，活化的机制可能与Ras效应结构域中的Tyr35与GTP的磷酸结合后发生构象变化有关。Ras的GTP酶激活蛋白（GAP）也含有SH2结构，可以和活化受体直接结合，并成为其TPK的底物，通过酪氨酸酶的磷酸化，改变GAP的活性，从而调节Ras的活性。 Raf-MEK-ERK级联系统： 小G蛋白系统： PI-3K系统：（2）P1-PLC通路：PI-PLC有两个SH2结构域，也可和R-TPK的某一磷酸Tyr位点结合，R-TPK使PI-PLC的Tyr783，771和I 254磷酸化，从而激活P1-PLC，后者使PI-4,5-P2水解生成DG，转而激活PKC，使生长因子的信号转入PKC通路。（3）Pl-3K系统：Pl-3K系统除通过Ras激活，也存在不依赖Ras的激活通路，因1类PI-3K的p85蛋白调节亚基的C端带有SH2结构域，可直接和自身磷酸化的R-TPK的磷酸酪氨酸位点结合，其Tyr可被R-TPK磷酸化而激活，也同样可启动PI-3K-PKB通路。（4）非受体型TPK通路：某些非受体型TPK如Src也可通过其SH2域与活化的受体TPK结合，它的Tyr被磷酸化的活性形式同样可激活PI-PLC，使信号转入PKC通路，也可激活Raf-1，使信号越过Ras而进入Raf-MEK-ERK系统。八、鞘磷脂八、鞘磷脂-神经酰胺介导的跨膜信号转导神经酰胺介导的跨膜信号转导 神经酰胺的产生有两种途径：（1）神经酰胺合酶（ceramide synthase）途径： 由丝氨酸和棕榈酰CoA先缩合成3酮二氢鞘氨醇，再还原后与脂酰CoA作用、生成神经酰胺，诱导的细胞凋亡。（2）神经鞘磷脂酶途径：神经鞘磷脂酶（sphingomylinase，SMase）作用产生神经酰胺和磷酸胆碱。NSMase主要活化ERK信号流，导致炎症反应等；ASMase则激活SAPKJNK信号流，导致细胞凋亡等 第九节：细胞信号转导通路间的串话第九节：细胞信号转导通路间的串话 一、概念：信号转导的“串话”(cross talking)。细胞信号转导实际上是一个网络，各条转导通路并不是独立存在而互不相关，而是相互联络，尤似一个交通网。一条通路的激活可以启动或活化另一通路，也可以抑制另一通路，这就是所谓这对各条信号通路间的的“串话”(cross talking)。这对各条信号通路间的平衡和细胞的正常活动具有十分重要的意义。1三条三条MAPK信号流之间的串话信号流之间的串话 ：激动素激动素上游激动素上游激动素MEKK三条途径的主要功能：1、Raf-MEK-ERK通路：细胞增殖等过程2、MEKK-JNKK-JNK通路：环境应激刺激和炎症3、ASK-1-MKK-p38通路：胞外渗透压变化以及细胞凋亡等“串话”情况：有些外界信号分子同时可激活两条通路脂多糖：可同时激活JNK和p38通路。ASK：除了作用MKK外，也可以激活JNKK。JNKK：除了作用JNK外，也可能激活p38MEKK：除了作用JNKK外，也可激活MEKRas：主要激活Raf-MEK-ERK通路，也可以通过活化Rac，再通过p21相关激酶（PAK）激活JNK、p38系统 2. Grb2Sos-Ras-MAPK途径和途径和PI-3K-PKB途径的串话途径的串话 PDGF（血血小小板板源源生生长长因因之之）、IGF（胰胰岛岛素素生生长长因因子子）可可同同时时通通过过受受体体TPK活活化化Grb2Sos-Ras通路和通路和PI-3K-PKB通路通路PI-3K的的 产产 物物 PI-3,4,5-P3和和 PI-3,4-P2可可 激激 活活PKC和和，后者也可引发，后者也可引发MAPK通路的活化。通路的活化。 3受体TPK通路和PKC之间的串话 受体TPK活化后可以直接激活PI-PLC，也可先激活PI-3K，再通过此酶产物PI-3,4,5-P3激活PI-PLC，后者生成的DG通过激活PKC，转而激活Raf，启动Raf-MEK-ERK通路(图416） 4G蛋白通路和受体TPK通路间的串话 G蛋白通路和受体蛋白通路和受体TPK通路：通路：支路支路 ：G蛋白-腺苷酸环化酶-cAMP通路G蛋白-磷脂酶C-DG通路受体TPK-磷脂酶C-DG通路受体TPK-Ras和PI-3K通路 串话情况：1.G蛋白亚基或亚基激活PI-PLC，后者催化PI-4,5-P2水解生成的DG激活PKC、Raf-1。2.G蛋白亚基激活Shc蛋白再通过Grb2Sos进入ERK通路3.G蛋白亚基激活腺苷酸环化酶，使cAMP升高后活化PKA，负调节Raf-1， cAMP通过Raf-l Ser621的磷酸化而抑制Raf-1，阻止Ras-GTP对Raf-1的激活4.PKA也可使受体TPK C端调节区中的SerThr残基磷酸化从而抑制受体TPK的活力PKA与与PKC的拮抗对基因调节水平的效应：的拮抗对基因调节水平的效应：cAMP反 应 元 件 （ CRE） 结 合 蛋 白（CREB）受PKA的催化亚基磷酸化而激活，受PKC的磷酸化而抑制。活化的CREB就能和受PKC正调节的AP-l竞争TRE位点，对细胞水平调控。CREB可取代Fos和Jun形成异二聚体，阻断AP-1的形成。