第二节 细胞的跨膜信号转导第二节 细胞的跨膜信号转导

• 脂溶性的信号分子扩散透过细胞膜，与胞内受体结合，然后发挥作用。

信号分子传递细胞信息的方式

• 亲水性的信号分子作用于细胞膜表面的受体和起受体作用的蛋白质，再通过细胞内一系列以蛋白构象和功能变化为基础的级联反应，经跨膜的和细胞内的信号转导（ signal transduction ）产生生物学效应。

G 蛋白耦联受体 受体－ G 蛋白－ PLC 途径（ PKC 系

统）

受体－ G 蛋白－ AC 途径（ PKA 系统）

离子通道受体

化学门控通道

电压门控通道

机械门控通道

酶耦联受体酪氨酸激酶受体

鸟苷酸环化酶受体

一 . G 蛋白耦联受体介导的信号转导

配体（ ligand ）

• 包括生物胺类激素、肽类激素、气体分子和光量子等

• 已知有 100 多种通过 G 蛋白耦联受体实现信号转导

• 能与受体发生特异性结合的活性物质

1. G 蛋白耦联受体（ G protein-linked receptor ）或促代谢型受体（ metabotropic receptor ）

( 一 ) 参与 G 蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子

• 胞内胞质侧有结合 G 蛋白的部位

• 胞外侧端和跨膜螺旋内部有配体的结合部位

• 结构上属于同一超家族，由一条 7 次穿膜的肽链构成

• 总数多达 1000 种左右

2. G 蛋白（ guanine nucleotide-binding protein ，or G protein ）

• 分子开关（ molecular switch ） 激活时结合 GTP ，失活时结合 GDP

• 根据亚单位基因序列的同源性可分为

Gs 家族、 Gi 家族、 Gq 家族和 G12 家族。

• 由、、 3 个亚单位形成的异源三聚体蛋白。

3. G 蛋白效应器（ G protein effector ）

• 某些离子通道可接受 G 蛋白的直接或间接的调控。

• 主要有腺苷酸环化酶（ adenylyl cyclase, AC ）、 磷

脂酶 C （ phospholipase C, PLC ）、磷脂酶 A2 （ pho

spholipase A2, PLA2 ）、鸟苷酸环化酶（ guanylyl cycl

ase, GC ）、和 cGMP 磷酸二酯酶（ phosphodiesteras

e, PDE ）。

• 指催化生成（或分解）第二信使的酶

4. 第二信使（ second messenger ）

• 调节的靶蛋白主要是各种蛋白激酶（ protein kinase ）和离子通道，产生以靶蛋白构象变化为基础的级联反应和细胞功能改变。

• 较重要的第二信使有：环一磷酸腺苷（ cyclic adenosine

monophosphate, cAMP ）、三磷酸肌醇（ inositol triphos

phate, IP3 ）、二酰甘油（ diacylglycerol, DG ）、环一磷酸鸟苷（ cyclic guanosine monophosphate, cGMP ）和 Ca2

＋等。

• 指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于 细胞膜后产生的细胞内信号分子。

( 二 ) G 蛋白耦联受体跨膜信号转导的主要途径

1. 受体－ G 蛋白－ AC 途径（ PKA 系统）

G 蛋白耦联受体－ Gs 或 Gi 蛋白－ AC － cAMP － PK

A

2. 受体－ G 蛋白－ PLC 途径（ PKC 系统）

G 蛋白耦联受体－ Gi 或 Gq 蛋白－ PLC － IP3 － Ca2 ＋－ PKC

DG

二 . 离子通道受体介导的信号转导

• 化学门控通道 （ chemically-gated ion channel ） 或配体门控通道 （ ligand-gated ion channel ） 或递质门控通道 （ transmitter-gated ion channel ） 或促离子型受体（ ionotropic receptor ）

• 电压门控通道电压门控通道 (voltage-gated ion channel)

• 机械门控通道 (mechanically-gated ion channel)

N2 型乙酰胆碱受体（ acetylcholine receptor ）

• 开放时允许 Na+ 内流和少量 K+ 外流

• 除乙酰胆碱（ acetylcholine ， Ach ）外，还可选择性地与烟碱（ nicotine ）结合

• 四种亚单位组成的五聚体

.叁 酶耦联受体介导的信号转导（ enzyme-linked receptor)

• 一般只有一个跨膜螺旋， 膜外有配体结合位点

• 不需要 G 蛋白参与

• 胞质侧自身具有酶的活性，或可直接结合并激活

胞质中的酶

（二） 鸟苷酸环化酶受体（ guanylyl cyclase receptor ）

• 可激活 GC － cGMP － PKG

（一） 酪氨酸激酶受体（ tyrosine kinase receptor, TKR ）

• 可激活酪氨酸激酶

• 大部分生长因子、胰岛素和一部分肽类激素。

• 心房钠尿肽（ atrial natriuretic peptide, ANP ）

信号网络（ signaling network

）

串话（ cross － tal

k ）