第十四章 细胞信息传递和受体分子生物学
?第一节 细胞信息传递概述
?第二节 受体
?第三节 细胞信息的传递途径及其分子机理
?第四节 信息传递途径的交互联系
第一节 细胞信息传递概述
按照信息物质的分泌与作用方式，可将细胞间
联络分为三类模式 (图 14-1)：内分泌 (endocrine)、
旁分泌 (paracrine)和自分泌 (autocrine)。
1.内分泌是指由内分泌腺细胞分泌信号分子，循血
液途径输送到全身，作用于靶细胞，达到远程信
号传递的作用，这也是经典的激素作用概念。
2.旁分泌是指细胞分泌的信号分子作用于邻近的细
胞所进行的信息交流。
3.自分泌是指有些细胞分泌的信号分子能作用于该
细胞本身，实际上，这些细胞有该信号的受体。
正常细胞的发育分化过程中，就有这样的作用。
病理状态下的肿瘤细胞，也有可能因此而导致生
长失控。
信号转导包括以下步骤：特定的细胞释放信
息物质 ?信息物质经扩散或血循环到达靶细胞
(target cell)?与靶细胞的受体特异性结合 ?受体对
信号进行转换并启动靶细胞内信使系统 ?靶细胞
产生生物学效应。人体的信息物质和受体种类繁
多，细胞内的信息传递形成一个网络系统
(network)，故细胞的信息传递极其复杂。
第二节 受体
受体 (receptor)是细胞膜上或细胞内能特异识别
生物活性分子并与之结合, 进而引起生物学效应
的特殊蛋白质, 个别是糖脂 。 能与受体呈特异性
结合的生物活性分子则称为配体 (ligand)。 细胞间
信息物质就是一类最常见的配体 。
受体在细胞信息传递过程中起着极为重要的作用 。
其中, 位于细胞浆和细胞核中的受体称为胞内受
体, 它们全部为 DNA结合蛋白 。 存在于细胞质膜
上的受体则称为膜受体, 它们绝大部分是镶嵌糖
蛋白 。
一, 受体的分类
(一 ) 神经递质受体：乙酰胆碱受体, ?-氨基丁酸受
体, 5-羟色胺受体, 多巴胺受体等 。
(二 ) 激素受体：前列腺素受体 (花生四烯酸代谢产
物 ),白三烯类受体, 嘌呤受体等 。
(三 ) 摄取血浆蛋白或转运物质的受体：如低密度脂
蛋白受体等 。
细胞粘附受体：这类受体介导细胞与细胞、细胞
与间质之间的相互作用
(五 ) 化学趋向性物质受体：如细菌的化学趋向物
质受体等 。
(六 ) 直接参与免疫功能的受体：包括 T和 B淋 巴
细胞上的抗原受体等 。
(七 ) 药物受体：如苯环利定受体 。
(八 ) 毒素受体 。
(九 ) 病原体受体 。
根据现在对受体结构和信号转导机制的认识可将
受体分为 4型 (表 14-1)。
I型 配体门控离子通道型 (direct ligand?gated channel type)受体,
II型 G蛋白偶联型 (G-protein coupled type)受体,
III型 酶蛋白偶联型 (enzyme-coupled receptor)受体,
IV型 DNA转录调节型 (DNA transcription-regulated type)受体,
二, 受体的结构与功能
㈠ 离子通道 核酸分子杂交 (图 14-2,3)( 表 14-2)
Ia型受体超家族：最典型的此型受体是 n-ACh受体, 它是
四种亚基 (?,?,?和 ?)构成的五聚体 。
II型和 III型受体超家族,此两型受体是在细胞膜上激活
受体, 即受体的配体结合部位在细胞膜上 。
㈡ G蛋白偶联受体 (图 14-4)
G蛋白是指一类位于细胞膜上的 GTP结合蛋白, 由三个
亚基组成 (???),因此又称三亚基 GTP蛋白 (trimeric GTP
binding protein)。 G蛋白有两种形式, 即无活性 GDP结合
形式和有活性的 GTP结合形式 。 与之相偶联的受体结合特
异性配基后, 将信息传递给 G蛋白, 使其转换成活性形式,
从而能激活下游的一系列产生第二信使的酶 (如腺苷酸环
化酶, 磷脂酶 C,鸟苷酸环化酶等 )。
根据受体同源性的差异, G蛋白偶联型受体可分为三个超
家族,
第 I族：此族包括了绝大多数与 G蛋白偶联的受体, 主要
分两大类 (表 14-3)。
第 II族：这一族包括肠促胰液素 (secretin),血管活性肠肽
(VIP),降钙素 (calcitonin)和甲状旁腺激素受体 。
第 III族：代谢型谷氨酸受体 。
G蛋白和它们的作用,
G蛋白是联接受体与效应器 (酶或离子通道 )之间的中
介物质，是一种酶。由于在中介反应过程中与鸟苷酸
(GTP和 GDP)结合故称为 G蛋白。 G蛋白由 ?,?和 ?三个亚
基构成。具有酶催化活性的 ?亚基与鸟苷酸结合后，可催
化 GTP变为 GDP的反应。 ?和 ?亚基是疏水蛋白，总是以 ??
复合物的形式存在于细胞膜的内表面。图 14-5是 G蛋白作
用的示意图。
G蛋白中介的反应可分为四个阶段,
第一阶段为静止态 。 含 ?,?和 ?亚基 。 第二阶段,
激动剂分子与受体结合, 使受体的构象变得易于
与 G蛋白结合 。 第三阶段, ?/GTP在细胞膜内扩散,
与不同的靶蛋白效应酶或离子通道相连, 引起不
同的生物效应 。 当 GTP酶水解 ?/GTP成 ?/GDP时,
效应过程终止 。 第四阶段是 ?/GDP从效应靶蛋白
上解离, ?亚基与 ??亚基重新结合, 形成 ???复合
物, 从而完成了一个循环 。 每个循环过程起到信
号放大的作用 。
G蛋白的多样性 (尤其是 ?亚基 )决定了受体作用的
专一性 。 现在已知的 G蛋白有 Gs,Gi,Go,Gp和
Gt。
Gs：与激活腺苷酸环化酶的受体偶联 。
Gi：与激活抑制腺苷酸环化酶的受体偶联 。
Go：与控制 Ca2+通道的受体偶联产生抑制效应 。
Gp：与激活磷脂酶 C的受体偶联 。
Gt：与激活磷酸二酯酶的受体偶联。
G蛋白偶联型受体的特点,
1,都是由七个跨膜区的单一肽链构成的 。
2,第五和第六跨膜区之间的第三内环较其他环大, 而且是 G蛋白的
结合区 。
3,G蛋白是一个三聚体, 由 ?,?和 ?亚基组成, ?亚基具有 GTP酶活
性 。 ?亚基的多样性决定了受体功能的多样性和专一性 。
4,G蛋白的三聚体与激动剂结合的受体偶联后, ?亚基解离并激活
效应器 (酶或离子通道 )。
5,当 ?亚基结合的 GTP被水解, 激活效应器的反应即终止, 此时 ?
亚基可又与 ??亚基结合 。
㈢ 酶蛋白偶联受体
⒈ 受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶既是一种受体, 又是一种酶 。 作为受体,
它能特异性地与配基结合；作为酶, 它能特异性地磷酸化
其下游蛋白信号分子上特定的酪氨酸残基, 因而称激酶
(kinase)。
这类受体的基本结构如图 14-6所示 。
受体的胞内区分为近膜部分和酪氨酸激酶部分 (图 14-7),
(图 14-8)
⒉ 与酪氨酸激酶偶联的受体
许多细胞表面受体蛋白通过与另一种具有蛋白酪氨酸激
酶活性的蛋白相联来共同传递信息, 因此称这类受体为与
酪 氨 酸 激 酶 偶 联 的 受 体 (tyrosine-kinase-associated
receptors)。 这些酪 。 氨酸激酶多数是非受体型蛋白酪氨
酸激酶 Src家族的成员或 Janus家族的成员 (图 14-9)。
㈣ DNA转录调节型受体 (图 14-10) (图 14-11)
DNA转录调节型 (DNA transcription regulated type)受
体在细胞浆或细胞核内, 因而也称核受体 。 作用于核受体
的配体必须先穿过细胞膜, 才能与受体结合, 故这类配体
多是亲脂化合物 。 通过此型受体产生效应的有甾体类激素,
包括：皮质激素, 孕激素, 雌激素和维生素 D3等 。
活化态受体的 DNA结合区和 DNA分子上的一个特殊区
域一一激素反应元件 (hormone response element,HRE)结
合 。 HRE是一短的 DNA,同一受体的不同靶基因的 HRE
在序列上有一些不同, 但通常是高度同源的 。 HRE位于
靶基因的启动子上游大约 200个碱基 。 受体与 HRE结合后,
通过稳定 (正调节 )或是干扰促转录因子的结合, 调节基因
的表达 。
三, 受体作用的特点
(一 ) 高度专一性
(二 ) 高度亲和力 可饱和性 如图 14-13显示：增加配体
浓度, 可使受体饱和 。
(三 ) 可逆性
(四 ) 特定的作用模式
四, 受体活性的调节
若受体的数目减少和 (或 )对配体的结合力降低与失敏,
称之为受体下调 (down regulation),反之则称为受体上调
(up regulation)。 受体活性调节的常见机制有,
(一 ) 磷酸化和脱磷酸化作用
(二 ) 膜磷脂代谢的影响
(三 ) 酶促水解作用
(四 ) G蛋白的调节
第三节 细胞信息的传递途径及其分子机理
信息传递的途径就受体在细胞上的位置可分为细胞
内受体和细胞表面即膜受体介导的信息传递途径两大
类 。
信号传递的主要过程是：信号分子 ?细胞受体 ?第
二信使及其他信号传递物 ?靶作用物或转录机构 ?生
物效应。其中，第二信使是细胞膜受体将外界信号转
换而成的能被细胞所识别的信号分子。不同的信号作
用于不同的受体，能产生不同的效应，但却要通过共
同的第二信使系统。
一, 膜受体介导的信息传递
㈠ cAMP-蛋白激酶 A途径 (图 14-14)
该途径以靶细胞内 cAMP浓度改变和激活蛋白激酶 A
(protein kinase A,PKA)为主要特征, 是激素调节物质代
谢的主要途径 。
⒈ cAMP的合成与分解
⒉ cAMP的作用机制
cAMP对细胞的调节作用是通过激活 cAMP依赖性蛋白激
酶 (cAMP-蛋白激酶, 或称蛋白激酶 A,PKA)系统来实现的 。
⒊ PKA的作用
PKA被 cAMP激活后, 能在 ATP存在的情况下使许多蛋白
质特定的丝氨酸残基和 (或 )苏氨酸残基磷酸化, 从而调节
细胞的物质代谢和基因表达,
Montming等首先发现许多 cAMP诱导转录的真核基因启
动子的周围都有一共同的碱基序列 (5′TGACGTCA 3′)，并
称其为 cAMP反应元件 (cAMP response element,CRE)。能
与 CRE结合的转录因子称为 CRE结合蛋白，即 CREB。其
作用示意图见图 14-15。
㈡ Ca2+-依赖性蛋白激酶途径
一种方式是主要存在于电兴奋细胞 (如神经细胞 )，
通过细胞外信号 (动作电位 )造成的质膜去极化而打
开电位依赖性钙通道, 使 Ca2+内流入神经细胞 。
另一种方式存在于绝大多数真核细胞中, 即细胞
膜外信号分子与细胞膜受体结合后, 通过 G蛋白转
导作用导致内质网释放 Ca2+。 因而将 Ca2+也视为细
胞内重要的第二信使 。
⒈ Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径
体内的跨膜信息传递方式中有一种是以三磷酸肌醇 (肌醇 -1,4,5三磷
酸,IP3)和二脂酰甘油 (DAG)为第二信使的双信号途径 。 该系统可以
单独调节细胞内的许多反应, 又可以与 cAMP-蛋白激酶系统及酪氨
酸蛋白激酶系统偶联, 组成复杂的网络, 共同调节细胞的代谢和基
因表达 。
(1) IP3和 DAG的生物合成和功能 (图 14-16)
(1) PKC的生理功能
PKC广泛地存在于机体的组织细胞内, 目前已发现 12种
PKC同工酶, 它们对机体的代谢, 基因表达, 细胞分化
和增殖起作用 。
① 对代谢的调节作用,PKC被激活后可引起一系列靶蛋
白的丝氨酸残基和 (或 )苏氨酸残基发生磷酸化反应 。
② 对基因表达的调节作用,PKC对基因的活化过程可
分为早期反应和晚期反应两个阶段 (图 14-17)。 PKC能使
立早基因 (immediate-early gene)的反式作用因子磷酸化，
加速立早基因的表达。
现将 Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径 (磷酸肌醇信号通路 )总结于
图 14-18。
2.Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 (Ca2+-CaM激酶途径 )
Ca2+便与 CaM结合, 导致 CaM构象的改变, 形成 CaM (Ca2+)4活
性复合物 。 后者能进一步激活 Ca2+/CaM依赖性蛋白激酶 (CaM
kinase或者 CaM PK)。 Ca2+-CaM激酶的底物谱非常广, 可以磷酸化
许多蛋白质的丝氨酸和 (或 )苏氨酸残基, 继续将信号向下传递而产
生生理效应 (图 14-19)。
㈢ cGMP-蛋白激酶途径
cGMP信息传递的基本过程是,
信息分子与膜受体结合 ?活化鸟苷酸环化酶
(GC)?cGMP浓度升高 ?激活 G激酶 ?靶蛋白或酶
的磷酸化反应 ?细胞生物学效应 。
激素 (如心房分泌的心钠素等 )与靶细胞膜上的受
体结合后, 即能激活鸟苷酸环化酶, 后者再催化
GTP转变成 cGMP。
㈣ 酪氨酸蛋白激酶途径
受体型 TPK和非受体型 TPK虽都能使蛋白质底物的酪氨
酸残基磷酸化, 但它们的信息传递途径有所不同 。
⒈ 受体型 TPK-Ras-MAPK途径 (图 14-20)
又称为 Ras通路,Ras蛋白是由一条多肽链组成的单体蛋白,
由原癌基因 ras编码而得名 。
活化的 Ras蛋白可进一步活化 Raf蛋白 。 Raf蛋白具有丝
氨酸 /苏氨酸蛋白激酶活性, 它可激活有丝分裂原激活蛋
白激酶 (mitogen-activated protein kinase,MAPK)系统,
将信号传入细胞核内转录机构, 调节转录活性 (图 14-21)。
MAPK 系 统 包 括 MAPK, MAPK 激酶 (MAPKK),
MAPKK激酶 (MAPKKK)。
受体型 TPK活化后还可通过激活腺苷酸环化酶、多种磷
脂酶 (如 PI-PLC、磷脂酶 A和鞘磷脂酶 )等发挥调控基因表
达的作用 (图 14-21)。
⒉ JAKs-STAT途径
配体与非催化型受体结合后, 能活化各自的 JAKs。
JAKs 再 通 过 激 活 信 号 转 导 子 和 转 录 激 动 子 (signal
transductors and activator of transcription,STAT)而最终
影响到基因的转录调节 。 故将此途径又称为 JAKs-STAT
信号转导通路 (图 14-22)。
由于在 JAKs-STAT通路中，激活后的受体可与不同的
JAKs和不同的 STAT相结合，因此该途径传递信号更具
有多样性和灵活性。该途径最先在干扰素信号传递研究
中发现 (图 14-23)，它与 Ras通路相互独立，但表皮生长因
子等却可通过这两条途径来发挥其作用。
㈤ 核因子 ? B途径 (图 14-24)
核因子 ? B (nuclear factor-? B,NF-? B)体系主要涉及机体
防御反应, 组织损伤和应激, 细胞分化和凋亡以及肿瘤生
长抑制过程的信息传递 。 该系统的发现源于研究免疫球蛋
白 ?亚基 。 NF-?B包括 NF-? B1,NF-? B2和某些癌基因蛋
白 (如 Rel A)等,
二, 胞内受体介导的信息传递图 14-25
细胞内受体又可分为核内受体和胞浆受体 。
类固醇激素与核内受体结合后, 可使受体的构象发生改变,
暴露出 DNA结合区 。 在胞浆中形成的类固醇激素 -受体复
合物以二聚体形式穿过核孔进入核内 。 在核内, 激素 -受
体复合物作为转录因子与 DNA特异基因的激素反应元件
(hormone response element)结合, 从而使特异基因易于
(或难于 )转录 。
第四节 信息传递途径的交互联系
细胞内众多的信息传递途径并非毫无联系, 而是交联
对话 (cross talk),类似于信息高速公路, 形成错综复杂的
网络, 共同协调机体的生命活动 。 信息传递途径的交联对
话表现为,
㈠一条信息途径的成员, 可参与激活或抑制另一条信息
途径 。
㈡两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或
同一基因调控区而协同发挥作用 。
㈢一种信息分子可作用几条信息传递途径 。
?第一节 细胞信息传递概述
?第二节 受体
?第三节 细胞信息的传递途径及其分子机理
?第四节 信息传递途径的交互联系
第一节 细胞信息传递概述
按照信息物质的分泌与作用方式，可将细胞间
联络分为三类模式 (图 14-1)：内分泌 (endocrine)、
旁分泌 (paracrine)和自分泌 (autocrine)。
1.内分泌是指由内分泌腺细胞分泌信号分子，循血
液途径输送到全身，作用于靶细胞，达到远程信
号传递的作用，这也是经典的激素作用概念。
2.旁分泌是指细胞分泌的信号分子作用于邻近的细
胞所进行的信息交流。
3.自分泌是指有些细胞分泌的信号分子能作用于该
细胞本身，实际上，这些细胞有该信号的受体。
正常细胞的发育分化过程中，就有这样的作用。
病理状态下的肿瘤细胞，也有可能因此而导致生
长失控。
信号转导包括以下步骤：特定的细胞释放信
息物质 ?信息物质经扩散或血循环到达靶细胞
(target cell)?与靶细胞的受体特异性结合 ?受体对
信号进行转换并启动靶细胞内信使系统 ?靶细胞
产生生物学效应。人体的信息物质和受体种类繁
多，细胞内的信息传递形成一个网络系统
(network)，故细胞的信息传递极其复杂。
第二节 受体
受体 (receptor)是细胞膜上或细胞内能特异识别
生物活性分子并与之结合, 进而引起生物学效应
的特殊蛋白质, 个别是糖脂 。 能与受体呈特异性
结合的生物活性分子则称为配体 (ligand)。 细胞间
信息物质就是一类最常见的配体 。
受体在细胞信息传递过程中起着极为重要的作用 。
其中, 位于细胞浆和细胞核中的受体称为胞内受
体, 它们全部为 DNA结合蛋白 。 存在于细胞质膜
上的受体则称为膜受体, 它们绝大部分是镶嵌糖
蛋白 。
一, 受体的分类
(一 ) 神经递质受体：乙酰胆碱受体, ?-氨基丁酸受
体, 5-羟色胺受体, 多巴胺受体等 。
(二 ) 激素受体：前列腺素受体 (花生四烯酸代谢产
物 ),白三烯类受体, 嘌呤受体等 。
(三 ) 摄取血浆蛋白或转运物质的受体：如低密度脂
蛋白受体等 。
细胞粘附受体：这类受体介导细胞与细胞、细胞
与间质之间的相互作用
(五 ) 化学趋向性物质受体：如细菌的化学趋向物
质受体等 。
(六 ) 直接参与免疫功能的受体：包括 T和 B淋 巴
细胞上的抗原受体等 。
(七 ) 药物受体：如苯环利定受体 。
(八 ) 毒素受体 。
(九 ) 病原体受体 。
根据现在对受体结构和信号转导机制的认识可将
受体分为 4型 (表 14-1)。
I型 配体门控离子通道型 (direct ligand?gated channel type)受体,
II型 G蛋白偶联型 (G-protein coupled type)受体,
III型 酶蛋白偶联型 (enzyme-coupled receptor)受体,
IV型 DNA转录调节型 (DNA transcription-regulated type)受体,
二, 受体的结构与功能
㈠ 离子通道 核酸分子杂交 (图 14-2,3)( 表 14-2)
Ia型受体超家族：最典型的此型受体是 n-ACh受体, 它是
四种亚基 (?,?,?和 ?)构成的五聚体 。
II型和 III型受体超家族,此两型受体是在细胞膜上激活
受体, 即受体的配体结合部位在细胞膜上 。
㈡ G蛋白偶联受体 (图 14-4)
G蛋白是指一类位于细胞膜上的 GTP结合蛋白, 由三个
亚基组成 (???),因此又称三亚基 GTP蛋白 (trimeric GTP
binding protein)。 G蛋白有两种形式, 即无活性 GDP结合
形式和有活性的 GTP结合形式 。 与之相偶联的受体结合特
异性配基后, 将信息传递给 G蛋白, 使其转换成活性形式,
从而能激活下游的一系列产生第二信使的酶 (如腺苷酸环
化酶, 磷脂酶 C,鸟苷酸环化酶等 )。
根据受体同源性的差异, G蛋白偶联型受体可分为三个超
家族,
第 I族：此族包括了绝大多数与 G蛋白偶联的受体, 主要
分两大类 (表 14-3)。
第 II族：这一族包括肠促胰液素 (secretin),血管活性肠肽
(VIP),降钙素 (calcitonin)和甲状旁腺激素受体 。
第 III族：代谢型谷氨酸受体 。
G蛋白和它们的作用,
G蛋白是联接受体与效应器 (酶或离子通道 )之间的中
介物质，是一种酶。由于在中介反应过程中与鸟苷酸
(GTP和 GDP)结合故称为 G蛋白。 G蛋白由 ?,?和 ?三个亚
基构成。具有酶催化活性的 ?亚基与鸟苷酸结合后，可催
化 GTP变为 GDP的反应。 ?和 ?亚基是疏水蛋白，总是以 ??
复合物的形式存在于细胞膜的内表面。图 14-5是 G蛋白作
用的示意图。
G蛋白中介的反应可分为四个阶段,
第一阶段为静止态 。 含 ?,?和 ?亚基 。 第二阶段,
激动剂分子与受体结合, 使受体的构象变得易于
与 G蛋白结合 。 第三阶段, ?/GTP在细胞膜内扩散,
与不同的靶蛋白效应酶或离子通道相连, 引起不
同的生物效应 。 当 GTP酶水解 ?/GTP成 ?/GDP时,
效应过程终止 。 第四阶段是 ?/GDP从效应靶蛋白
上解离, ?亚基与 ??亚基重新结合, 形成 ???复合
物, 从而完成了一个循环 。 每个循环过程起到信
号放大的作用 。
G蛋白的多样性 (尤其是 ?亚基 )决定了受体作用的
专一性 。 现在已知的 G蛋白有 Gs,Gi,Go,Gp和
Gt。
Gs：与激活腺苷酸环化酶的受体偶联 。
Gi：与激活抑制腺苷酸环化酶的受体偶联 。
Go：与控制 Ca2+通道的受体偶联产生抑制效应 。
Gp：与激活磷脂酶 C的受体偶联 。
Gt：与激活磷酸二酯酶的受体偶联。
G蛋白偶联型受体的特点,
1,都是由七个跨膜区的单一肽链构成的 。
2,第五和第六跨膜区之间的第三内环较其他环大, 而且是 G蛋白的
结合区 。
3,G蛋白是一个三聚体, 由 ?,?和 ?亚基组成, ?亚基具有 GTP酶活
性 。 ?亚基的多样性决定了受体功能的多样性和专一性 。
4,G蛋白的三聚体与激动剂结合的受体偶联后, ?亚基解离并激活
效应器 (酶或离子通道 )。
5,当 ?亚基结合的 GTP被水解, 激活效应器的反应即终止, 此时 ?
亚基可又与 ??亚基结合 。
㈢ 酶蛋白偶联受体
⒈ 受体酪氨酸激酶
受体酪氨酸激酶既是一种受体, 又是一种酶 。 作为受体,
它能特异性地与配基结合；作为酶, 它能特异性地磷酸化
其下游蛋白信号分子上特定的酪氨酸残基, 因而称激酶
(kinase)。
这类受体的基本结构如图 14-6所示 。
受体的胞内区分为近膜部分和酪氨酸激酶部分 (图 14-7),
(图 14-8)
⒉ 与酪氨酸激酶偶联的受体
许多细胞表面受体蛋白通过与另一种具有蛋白酪氨酸激
酶活性的蛋白相联来共同传递信息, 因此称这类受体为与
酪 氨 酸 激 酶 偶 联 的 受 体 (tyrosine-kinase-associated
receptors)。 这些酪 。 氨酸激酶多数是非受体型蛋白酪氨
酸激酶 Src家族的成员或 Janus家族的成员 (图 14-9)。
㈣ DNA转录调节型受体 (图 14-10) (图 14-11)
DNA转录调节型 (DNA transcription regulated type)受
体在细胞浆或细胞核内, 因而也称核受体 。 作用于核受体
的配体必须先穿过细胞膜, 才能与受体结合, 故这类配体
多是亲脂化合物 。 通过此型受体产生效应的有甾体类激素,
包括：皮质激素, 孕激素, 雌激素和维生素 D3等 。
活化态受体的 DNA结合区和 DNA分子上的一个特殊区
域一一激素反应元件 (hormone response element,HRE)结
合 。 HRE是一短的 DNA,同一受体的不同靶基因的 HRE
在序列上有一些不同, 但通常是高度同源的 。 HRE位于
靶基因的启动子上游大约 200个碱基 。 受体与 HRE结合后,
通过稳定 (正调节 )或是干扰促转录因子的结合, 调节基因
的表达 。
三, 受体作用的特点
(一 ) 高度专一性
(二 ) 高度亲和力 可饱和性 如图 14-13显示：增加配体
浓度, 可使受体饱和 。
(三 ) 可逆性
(四 ) 特定的作用模式
四, 受体活性的调节
若受体的数目减少和 (或 )对配体的结合力降低与失敏,
称之为受体下调 (down regulation),反之则称为受体上调
(up regulation)。 受体活性调节的常见机制有,
(一 ) 磷酸化和脱磷酸化作用
(二 ) 膜磷脂代谢的影响
(三 ) 酶促水解作用
(四 ) G蛋白的调节
第三节 细胞信息的传递途径及其分子机理
信息传递的途径就受体在细胞上的位置可分为细胞
内受体和细胞表面即膜受体介导的信息传递途径两大
类 。
信号传递的主要过程是：信号分子 ?细胞受体 ?第
二信使及其他信号传递物 ?靶作用物或转录机构 ?生
物效应。其中，第二信使是细胞膜受体将外界信号转
换而成的能被细胞所识别的信号分子。不同的信号作
用于不同的受体，能产生不同的效应，但却要通过共
同的第二信使系统。
一, 膜受体介导的信息传递
㈠ cAMP-蛋白激酶 A途径 (图 14-14)
该途径以靶细胞内 cAMP浓度改变和激活蛋白激酶 A
(protein kinase A,PKA)为主要特征, 是激素调节物质代
谢的主要途径 。
⒈ cAMP的合成与分解
⒉ cAMP的作用机制
cAMP对细胞的调节作用是通过激活 cAMP依赖性蛋白激
酶 (cAMP-蛋白激酶, 或称蛋白激酶 A,PKA)系统来实现的 。
⒊ PKA的作用
PKA被 cAMP激活后, 能在 ATP存在的情况下使许多蛋白
质特定的丝氨酸残基和 (或 )苏氨酸残基磷酸化, 从而调节
细胞的物质代谢和基因表达,
Montming等首先发现许多 cAMP诱导转录的真核基因启
动子的周围都有一共同的碱基序列 (5′TGACGTCA 3′)，并
称其为 cAMP反应元件 (cAMP response element,CRE)。能
与 CRE结合的转录因子称为 CRE结合蛋白，即 CREB。其
作用示意图见图 14-15。
㈡ Ca2+-依赖性蛋白激酶途径
一种方式是主要存在于电兴奋细胞 (如神经细胞 )，
通过细胞外信号 (动作电位 )造成的质膜去极化而打
开电位依赖性钙通道, 使 Ca2+内流入神经细胞 。
另一种方式存在于绝大多数真核细胞中, 即细胞
膜外信号分子与细胞膜受体结合后, 通过 G蛋白转
导作用导致内质网释放 Ca2+。 因而将 Ca2+也视为细
胞内重要的第二信使 。
⒈ Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径
体内的跨膜信息传递方式中有一种是以三磷酸肌醇 (肌醇 -1,4,5三磷
酸,IP3)和二脂酰甘油 (DAG)为第二信使的双信号途径 。 该系统可以
单独调节细胞内的许多反应, 又可以与 cAMP-蛋白激酶系统及酪氨
酸蛋白激酶系统偶联, 组成复杂的网络, 共同调节细胞的代谢和基
因表达 。
(1) IP3和 DAG的生物合成和功能 (图 14-16)
(1) PKC的生理功能
PKC广泛地存在于机体的组织细胞内, 目前已发现 12种
PKC同工酶, 它们对机体的代谢, 基因表达, 细胞分化
和增殖起作用 。
① 对代谢的调节作用,PKC被激活后可引起一系列靶蛋
白的丝氨酸残基和 (或 )苏氨酸残基发生磷酸化反应 。
② 对基因表达的调节作用,PKC对基因的活化过程可
分为早期反应和晚期反应两个阶段 (图 14-17)。 PKC能使
立早基因 (immediate-early gene)的反式作用因子磷酸化，
加速立早基因的表达。
现将 Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径 (磷酸肌醇信号通路 )总结于
图 14-18。
2.Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径 (Ca2+-CaM激酶途径 )
Ca2+便与 CaM结合, 导致 CaM构象的改变, 形成 CaM (Ca2+)4活
性复合物 。 后者能进一步激活 Ca2+/CaM依赖性蛋白激酶 (CaM
kinase或者 CaM PK)。 Ca2+-CaM激酶的底物谱非常广, 可以磷酸化
许多蛋白质的丝氨酸和 (或 )苏氨酸残基, 继续将信号向下传递而产
生生理效应 (图 14-19)。
㈢ cGMP-蛋白激酶途径
cGMP信息传递的基本过程是,
信息分子与膜受体结合 ?活化鸟苷酸环化酶
(GC)?cGMP浓度升高 ?激活 G激酶 ?靶蛋白或酶
的磷酸化反应 ?细胞生物学效应 。
激素 (如心房分泌的心钠素等 )与靶细胞膜上的受
体结合后, 即能激活鸟苷酸环化酶, 后者再催化
GTP转变成 cGMP。
㈣ 酪氨酸蛋白激酶途径
受体型 TPK和非受体型 TPK虽都能使蛋白质底物的酪氨
酸残基磷酸化, 但它们的信息传递途径有所不同 。
⒈ 受体型 TPK-Ras-MAPK途径 (图 14-20)
又称为 Ras通路,Ras蛋白是由一条多肽链组成的单体蛋白,
由原癌基因 ras编码而得名 。
活化的 Ras蛋白可进一步活化 Raf蛋白 。 Raf蛋白具有丝
氨酸 /苏氨酸蛋白激酶活性, 它可激活有丝分裂原激活蛋
白激酶 (mitogen-activated protein kinase,MAPK)系统,
将信号传入细胞核内转录机构, 调节转录活性 (图 14-21)。
MAPK 系 统 包 括 MAPK, MAPK 激酶 (MAPKK),
MAPKK激酶 (MAPKKK)。
受体型 TPK活化后还可通过激活腺苷酸环化酶、多种磷
脂酶 (如 PI-PLC、磷脂酶 A和鞘磷脂酶 )等发挥调控基因表
达的作用 (图 14-21)。
⒉ JAKs-STAT途径
配体与非催化型受体结合后, 能活化各自的 JAKs。
JAKs 再 通 过 激 活 信 号 转 导 子 和 转 录 激 动 子 (signal
transductors and activator of transcription,STAT)而最终
影响到基因的转录调节 。 故将此途径又称为 JAKs-STAT
信号转导通路 (图 14-22)。
由于在 JAKs-STAT通路中，激活后的受体可与不同的
JAKs和不同的 STAT相结合，因此该途径传递信号更具
有多样性和灵活性。该途径最先在干扰素信号传递研究
中发现 (图 14-23)，它与 Ras通路相互独立，但表皮生长因
子等却可通过这两条途径来发挥其作用。
㈤ 核因子 ? B途径 (图 14-24)
核因子 ? B (nuclear factor-? B,NF-? B)体系主要涉及机体
防御反应, 组织损伤和应激, 细胞分化和凋亡以及肿瘤生
长抑制过程的信息传递 。 该系统的发现源于研究免疫球蛋
白 ?亚基 。 NF-?B包括 NF-? B1,NF-? B2和某些癌基因蛋
白 (如 Rel A)等,
二, 胞内受体介导的信息传递图 14-25
细胞内受体又可分为核内受体和胞浆受体 。
类固醇激素与核内受体结合后, 可使受体的构象发生改变,
暴露出 DNA结合区 。 在胞浆中形成的类固醇激素 -受体复
合物以二聚体形式穿过核孔进入核内 。 在核内, 激素 -受
体复合物作为转录因子与 DNA特异基因的激素反应元件
(hormone response element)结合, 从而使特异基因易于
(或难于 )转录 。
第四节 信息传递途径的交互联系
细胞内众多的信息传递途径并非毫无联系, 而是交联
对话 (cross talk),类似于信息高速公路, 形成错综复杂的
网络, 共同协调机体的生命活动 。 信息传递途径的交联对
话表现为,
㈠一条信息途径的成员, 可参与激活或抑制另一条信息
途径 。
㈡两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或
同一基因调控区而协同发挥作用 。
㈢一种信息分子可作用几条信息传递途径 。
