第五篇 细胞信号转导的分子生物学.ppt

第七章细胞通讯与细胞信号转导的分子机理
第四篇细胞信号转导的分子生物学
一、细胞通讯的方式
二、细胞内受体的信号转导机理
三、膜受体介导的信号转导
细胞通讯(munication):
为适应环境的不断变化,保证生物机体功能上的协调统一,高等生物需要有一个完善的细胞间相互识别、相互反应和相互作用的机制,这一机制可以称作细胞通讯。
信号转导(Signal Transduction):
在细胞通讯体系中,细胞在识别与之相接触的细胞,或者识别周围环境中存在的各种信号,并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化,从而改变细胞内的某些代谢过程,影响细胞的生长速度,甚至诱导细胞的死亡。
这种针对外源信号所发生的各种分子活性的变化,以及将这种变化依次传递至效应分子,以改变细胞功能的过程称为信号转导(Signal Transduction),其最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应。
阐明细胞信号转导的机理就意味着认清细胞在整个生命过程中的增殖、分化、代谢及死亡等诸方面的表现和调控方式,进而理解机体生长、发育和代谢的调控机理。
近年来,随着分子生物学技术手段的改进,人们对细胞内信号转导机理的认识也日益深入。现已知道,细胞内存在着多种信号转导方式和途径,各种方式和途径间又有多个层次的交叉调控,是一个十分复杂的网络系统。
人类将会绘制出一个类似于代谢网络图的细胞信号传递的网络图,不过这个网络图可能较代谢图更为复杂。
一、细胞通讯的方式
单细胞生物仅与环境交换信息,高等生物则根据自然需求进化出一套精细的调控通讯系统,以保持所有细胞行为的协调统一。细胞间主要有三种方式进行联络。
1. 细胞间隙连接
细胞间隙连接(Gap Junction)是一种细胞间的直接通讯方式。
两个相邻的细胞间存在着一种特殊的由蛋白质构成的结构--连接子(Connexon) 。
连接子两端分别嵌入两个相邻的细胞,形成一个亲水性孔道。这种孔道允许两个细胞间自由交换分子量为1500D以下的水溶性分子。
直接交换的意义在于,相邻的细胞可以共享小分子物质,因此可以快速和可逆地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。
连接子为一个多基因家庭,现已发现12个成员。在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到某些类型连接子表达的变化。因此,连接子可能对细胞的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要意义。
荧光标记的不同大小的分子注入细胞后,依靠间隙连接进入另外一个细胞,图中数字表示分子量。
2. 膜表面分子接触通讯
每个细胞膜的外表面都分布有众多的蛋白质分子(或糖蛋白分子)。这些表面分子作为细胞的触角,可以与相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用,以达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯(Contact signaling by plasma-membrane-bound molecules)。
膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯,最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细胞的相互作用。