演講人：日期:細(xì)胞通訊機(jī)制解析CATALOGUE目錄01基礎(chǔ)概念解析02信號(hào)傳導(dǎo)模式03受體響應(yīng)機(jī)制04信號(hào)網(wǎng)絡(luò)整合05病理關(guān)聯(lián)分析06研究技術(shù)進(jìn)展01基礎(chǔ)概念解析細(xì)胞通訊定義與分類(lèi)細(xì)胞通訊定義細(xì)胞之間或細(xì)胞與環(huán)境之間，通過(guò)發(fā)送和接收信息物質(zhì)而進(jìn)行的相互交流。01細(xì)胞通訊分類(lèi)按照信號(hào)傳遞方式，細(xì)胞通訊可分為直接接觸傳遞和間接接觸傳遞；按照信號(hào)分子性質(zhì)，可分為化學(xué)信號(hào)和物理信號(hào)。02信號(hào)分子基本類(lèi)型神經(jīng)遞質(zhì)激素局部化學(xué)介質(zhì)生長(zhǎng)因子如乙酰膽堿、多巴胺等，在神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞之間傳遞信息。如胰島素、甲狀腺激素等，由內(nèi)分泌腺或內(nèi)分泌細(xì)胞分泌，通過(guò)體液運(yùn)輸至靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)其生理活動(dòng)。如組胺、5-羥色胺等，在細(xì)胞間或組織內(nèi)局部擴(kuò)散，引起局部生理效應(yīng)。如表皮生長(zhǎng)因子、血小板源生長(zhǎng)因子等，具有刺激細(xì)胞增殖和分化的作用?？缒鬟f核心路徑受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)分子與靶細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合，引起細(xì)胞內(nèi)一系列生化反應(yīng)，最終改變靶細(xì)胞的生理功能。02040301酶聯(lián)型受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體與信號(hào)分子結(jié)合后，激活與受體偶聯(lián)的酶，通過(guò)酶促反應(yīng)將信號(hào)放大并傳遞至細(xì)胞內(nèi)。離子通道介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)某些信號(hào)分子可通過(guò)改變靶細(xì)胞膜上離子通道的通透性，引起離子流動(dòng)和細(xì)胞電活動(dòng)的改變。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑如G蛋白偶聯(lián)受體途徑、酶聯(lián)型受體途徑等，將信號(hào)從細(xì)胞表面?zhèn)鬟f至細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。02信號(hào)傳導(dǎo)模式細(xì)胞間連接結(jié)構(gòu)通過(guò)細(xì)胞間連接結(jié)構(gòu)（如緊密連接、間隙連接等）進(jìn)行物質(zhì)交換和信息傳遞。直接接觸通訊膜表面受體細(xì)胞表面的受體蛋白與其他細(xì)胞表面的配體結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。細(xì)胞粘附分子細(xì)胞粘附分子通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞間的黏附作用，促進(jìn)細(xì)胞間的直接接觸和通訊。局部化學(xué)信號(hào)擴(kuò)散旁分泌信號(hào)細(xì)胞通過(guò)分泌化學(xué)物質(zhì)（如神經(jīng)遞質(zhì)、激素等）到細(xì)胞外，作用于鄰近的靶細(xì)胞，進(jìn)行局部信號(hào)傳遞。胞吐和胞吞作用局部化學(xué)梯度細(xì)胞通過(guò)胞吐和胞吞作用將信號(hào)分子釋放到細(xì)胞外或攝取到細(xì)胞內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。細(xì)胞在局部形成化學(xué)物質(zhì)的濃度梯度，通過(guò)濃度差異來(lái)傳遞信息。123遠(yuǎn)距離內(nèi)分泌調(diào)控內(nèi)分泌系統(tǒng)由內(nèi)分泌細(xì)胞、內(nèi)分泌腺和它們分泌的激素組成，通過(guò)體液運(yùn)輸來(lái)傳遞信息，作用于靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。激素調(diào)節(jié)激素是內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的高效能生物活性物質(zhì)，通過(guò)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合，引起靶細(xì)胞生理生化反應(yīng)的改變，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝、生長(zhǎng)、發(fā)育和免疫等過(guò)程。神經(jīng)-內(nèi)分泌調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)相互作用，共同調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)神經(jīng)末梢釋放神經(jīng)遞質(zhì)，作用于內(nèi)分泌細(xì)胞或靶細(xì)胞，從而調(diào)節(jié)激素的分泌和靶細(xì)胞的反應(yīng)。03受體響應(yīng)機(jī)制細(xì)胞表面存在多種類(lèi)型的受體，包括離子通道型受體、酶聯(lián)型受體和G蛋白偶聯(lián)受體等。表面受體類(lèi)型與功能受體種類(lèi)受體能夠識(shí)別和結(jié)合各種信號(hào)分子，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)和生長(zhǎng)因子等，從而觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。受體功能配體與受體結(jié)合具有高度特異性和親和力，通過(guò)空間構(gòu)象變化來(lái)傳遞信息。受體與配體結(jié)合細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)包括多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，如G蛋白信號(hào)途徑、酶聯(lián)型信號(hào)途徑和離子通道型信號(hào)途徑等。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中涉及多種信號(hào)分子，如第二信使、蛋白激酶和磷酸酶等，它們能夠傳遞和放大信號(hào)。信號(hào)分子通過(guò)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，細(xì)胞可以將微弱的外部信號(hào)放大為強(qiáng)烈的細(xì)胞內(nèi)響應(yīng)，并觸發(fā)一系列細(xì)胞生理活動(dòng)。信號(hào)級(jí)聯(lián)放大基因表達(dá)調(diào)控過(guò)程基因表達(dá)調(diào)控包括轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控和翻譯水平調(diào)控兩個(gè)層次，前者主要影響mRNA的合成，后者則影響蛋白質(zhì)的合成?；虮磉_(dá)調(diào)控層次轉(zhuǎn)錄因子是一類(lèi)能夠結(jié)合DNA的蛋白質(zhì)，它們能夠調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄速率和轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的穩(wěn)定性，從而控制基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子表觀遺傳修飾如DNA甲基化、組蛋白修飾等，也能夠影響基因的表達(dá)，這些修飾不改變DNA序列，但可影響基因的可讀性。表觀遺傳修飾04信號(hào)網(wǎng)絡(luò)整合多通路交叉對(duì)話受體介導(dǎo)的信號(hào)通路細(xì)胞通過(guò)膜受體接收外部信號(hào)，并通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路傳遞和整合這些信息，從而調(diào)控細(xì)胞功能。離子通道介導(dǎo)的信號(hào)通路細(xì)胞通過(guò)離子通道感知和響應(yīng)外部信號(hào)，這些信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為化學(xué)信號(hào)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞功能。細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路間的交互細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)通路之間存在交互作用，通過(guò)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的整合和協(xié)調(diào)。反饋調(diào)節(jié)機(jī)制當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的某種信號(hào)或代謝物達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)抑制產(chǎn)生該信號(hào)或代謝物的過(guò)程，從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。負(fù)反饋調(diào)節(jié)正反饋調(diào)節(jié)前饋控制機(jī)制某些信號(hào)或代謝物可以促進(jìn)其自身的產(chǎn)生和傳遞，從而加強(qiáng)該信號(hào)或代謝物的效應(yīng)。細(xì)胞在接收到信號(hào)后，會(huì)預(yù)先調(diào)整其代謝和反應(yīng)狀態(tài)，以適應(yīng)未來(lái)的環(huán)境變化。信號(hào)分子降解細(xì)胞通過(guò)減少膜受體的數(shù)量或改變其親和力來(lái)降低對(duì)信號(hào)的響應(yīng)，從而終止信號(hào)傳遞。受體下調(diào)信號(hào)分子轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)分子可以被細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外或其他細(xì)胞器內(nèi)，從而終止其信號(hào)效應(yīng)。信號(hào)分子在傳遞過(guò)程中可能會(huì)被酶降解或失活，從而限制其擴(kuò)散和效應(yīng)。信號(hào)衰減與終止05病理關(guān)聯(lián)分析癌癥信號(hào)通路異常癌細(xì)胞增殖失控侵襲和轉(zhuǎn)移凋亡信號(hào)通路受阻血管生成癌細(xì)胞能夠無(wú)限增殖，逃脫正常細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控機(jī)制，導(dǎo)致腫瘤形成。癌細(xì)胞能夠抵抗凋亡信號(hào)，逃避細(xì)胞死亡過(guò)程，從而持續(xù)存活。癌細(xì)胞能夠通過(guò)改變自身形態(tài)和分泌基質(zhì)降解酶等，侵襲周?chē)M織并發(fā)生轉(zhuǎn)移。癌細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)血管生成，獲取生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)和氧氣，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。免疫細(xì)胞功能異常免疫細(xì)胞在識(shí)別和清除異常細(xì)胞時(shí)發(fā)生功能失調(diào)，導(dǎo)致免疫逃逸和疾病發(fā)生。炎癥反應(yīng)過(guò)度免疫系統(tǒng)對(duì)外部刺激反應(yīng)過(guò)度，導(dǎo)致組織損傷和疾病發(fā)生。自身免疫性疾病免疫系統(tǒng)錯(cuò)誤地攻擊自身組織，導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)生。免疫耐受免疫系統(tǒng)對(duì)外部抗原產(chǎn)生耐受，無(wú)法有效清除病原體，導(dǎo)致慢性感染。免疫應(yīng)答失調(diào)機(jī)制代謝性疾病關(guān)聯(lián)性胰島素抵抗脂肪代謝異常能量代謝失衡心血管疾病細(xì)胞對(duì)胰島素信號(hào)產(chǎn)生抵抗，導(dǎo)致胰島素分泌增加和血糖升高，進(jìn)而引發(fā)糖尿病等代謝性疾病。脂肪細(xì)胞分泌異常信號(hào)，干擾胰島素和其他激素的正常功能，導(dǎo)致肥胖、脂肪肝等代謝性疾病。細(xì)胞能量代謝發(fā)生紊亂，導(dǎo)致能量攝入和消耗失衡，進(jìn)而引發(fā)肥胖、糖尿病等代謝性疾病。代謝性疾病是心血管疾病的重要風(fēng)險(xiǎn)因素，如糖尿病、肥胖等可增加心血管疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。06研究技術(shù)進(jìn)展可以對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行高分辨率成像，獲取細(xì)胞形態(tài)、蛋白質(zhì)分布、基因表達(dá)等信息。單細(xì)胞成像技術(shù)單細(xì)胞成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）成像、光敏定位顯微鏡（PALM）等。單細(xì)胞成像技術(shù)的分類(lèi)在細(xì)胞周期、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡等細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。單細(xì)胞成像技術(shù)的應(yīng)用分子互作檢測(cè)方法利用酵母雙雜交、蛋白質(zhì)芯片等技術(shù)，檢測(cè)兩種蛋白質(zhì)之間的直接相互作用。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用通過(guò)染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）等技術(shù)，檢測(cè)蛋白質(zhì)與DNA之間的相互作用。蛋白質(zhì)-DNA相互作用如何提高檢測(cè)靈敏度、特異性和大規(guī)模檢測(cè)能力。分子互作檢測(cè)技術(shù)的挑戰(zhàn)