演講人：日期:細(xì)胞信息傳導(dǎo)機(jī)制目錄CONTENTS02.04.05.01.03.06.基本概念解析關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點信號接收系統(tǒng)病理關(guān)聯(lián)分析傳導(dǎo)通路類型前沿研究方向01基本概念解析信號傳導(dǎo)定義與意義細(xì)胞信號傳導(dǎo)是細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)通過化學(xué)信號或電信號進(jìn)行信息交流的過程。定義信號傳導(dǎo)在細(xì)胞生長、分裂、凋亡、代謝及應(yīng)激反應(yīng)等生命活動中發(fā)揮重要作用，保證生物體對環(huán)境變化做出及時、準(zhǔn)確的反應(yīng)。意義信息分子基本類型激素細(xì)胞因子神經(jīng)遞質(zhì)生長因子由內(nèi)分泌細(xì)胞或組織分泌，通過血液或組織液傳遞，對靶細(xì)胞產(chǎn)生特異性作用。在神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)器之間傳遞信息，影響靶細(xì)胞的興奮性、傳導(dǎo)性、分泌功能等。由免疫細(xì)胞或其他細(xì)胞分泌，具有廣泛調(diào)節(jié)作用的生物活性多肽或蛋白質(zhì)。對細(xì)胞生長、增殖、分化具有顯著調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)或多肽。跨膜傳導(dǎo)核心特性特異性信號分子與受體結(jié)合具有高度特異性，確保信息傳遞的準(zhǔn)確性。01高效性信號分子在細(xì)胞內(nèi)外快速傳遞，使細(xì)胞能夠迅速響應(yīng)環(huán)境變化。02多樣性細(xì)胞通過多種信號分子和信號通路實現(xiàn)復(fù)雜的生理功能和調(diào)節(jié)。03適應(yīng)性細(xì)胞能夠適應(yīng)不同信號分子的刺激，調(diào)整自身的生理狀態(tài)和行為。0402信號接收系統(tǒng)細(xì)胞表面受體分類快速響應(yīng)神經(jīng)遞質(zhì)和激素等信號分子，通過離子通道的開放和關(guān)閉產(chǎn)生電信號。離子通道受體酶聯(lián)受體G蛋白偶聯(lián)受體通過酶聯(lián)反應(yīng)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)第二信使的濃度，如酪氨酸激酶受體、絲氨酸/蘇氨酸激酶受體等。通過G蛋白的介導(dǎo)，將細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信號，調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝和功能。胞內(nèi)受體作用機(jī)制如糖皮質(zhì)激素受體、性激素受體等，與激素結(jié)合后引起構(gòu)象變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)基因表達(dá)。甾體類激素受體如蛋白激酶受體，通過酶促反應(yīng)將信號傳遞下去，引起細(xì)胞內(nèi)的級聯(lián)反應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)酶受體如轉(zhuǎn)錄因子受體，直接結(jié)合DNA，調(diào)節(jié)基因表達(dá)，改變細(xì)胞功能。細(xì)胞內(nèi)調(diào)節(jié)蛋白受體G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)構(gòu)胞外結(jié)構(gòu)域胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域跨膜結(jié)構(gòu)域調(diào)控結(jié)構(gòu)域識別并結(jié)合各種信號分子，包括光線、氣味、神經(jīng)遞質(zhì)、激素等。包括七個α螺旋結(jié)構(gòu)，形成通道，允許信號分子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。與G蛋白結(jié)合，將信號傳遞到下游效應(yīng)分子，產(chǎn)生細(xì)胞應(yīng)答。包括磷酸化、棕櫚?；刃揎椢稽c，調(diào)節(jié)受體的活性和敏感性。03傳導(dǎo)通路類型cAMP-PKA信號路徑受體與G蛋白偶聯(lián)當(dāng)激素、神經(jīng)遞質(zhì)等信號分子與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合時，會激活與受體偶聯(lián)的G蛋白。01G蛋白激活A(yù)C活化的G蛋白會進(jìn)一步激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），催化ATP生成cAMP。02cAMP與PKA結(jié)合cAMP作為第二信使，與蛋白激酶A（PKA）結(jié)合，使其活化。03PKA磷酸化下游靶蛋白活化的PKA會磷酸化下游的靶蛋白，改變其結(jié)構(gòu)和功能，從而傳遞信號。04磷脂酰肌醇級聯(lián)反應(yīng)信號分子與細(xì)胞膜上的酶聯(lián)型受體結(jié)合，如酪氨酸激酶受體。受體與酶聯(lián)型受體結(jié)合受體自磷酸化后，會招募并激活磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）。PIP3作為第二信使，激活A(yù)KT等下游分子，進(jìn)而傳遞信號。受體自磷酸化并激活PI3KPI3K將磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）轉(zhuǎn)化為磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3）。PI3K催化PIP2生成PIP301020403PIP3激活A(yù)KT等下游分子酶聯(lián)受體傳導(dǎo)模式酶聯(lián)受體與配體結(jié)合酶聯(lián)受體是細(xì)胞膜上的一種受體，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域具有酶活性，可與配體（如激素）結(jié)合。受體酶活性改變配體與酶聯(lián)受體結(jié)合后，會改變受體的酶活性，通常是激活其酶活性。受體催化生成第二信使活化的酶聯(lián)受體催化特定的底物生成第二信使，如IP3、DAG等。第二信使調(diào)控下游信號第二信使在細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散，與下游的靶分子結(jié)合，從而調(diào)控細(xì)胞的生理活動。04關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點第二信使調(diào)控機(jī)制在細(xì)胞內(nèi)，鈣離子可以作為第二信使，通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的鈣離子濃度來傳遞信息。鈣離子作為第二信使cAMP和cGMP是重要的第二信使，在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中起著關(guān)鍵作用，可以調(diào)控細(xì)胞的代謝、增殖和分化等過程。環(huán)磷酸腺苷（cAMP）和環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）作為第二信使通過酶促反應(yīng)使肌醇磷脂分子中的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移，生成具有生物活性的第二信使物質(zhì)，如三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DAG）等。肌醇磷脂信號途徑磷酸化/去磷酸化控制蛋白質(zhì)磷酸化修飾蛋白質(zhì)激酶的分類及功能磷酸酶和激酶的作用在蛋白質(zhì)的特定氨基酸殘基上添加或去除磷酸基團(tuán)，可以改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，從而調(diào)控細(xì)胞的信號傳導(dǎo)。磷酸酶可以催化磷酸基團(tuán)的去除，而激酶則可以催化磷酸基團(tuán)的添加，二者在磷酸化/去磷酸化過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用。根據(jù)底物特異性、磷酸化位點和調(diào)控機(jī)制等不同，蛋白質(zhì)激酶可以分為多種類型，如蛋白酪氨酸激酶、蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶等，各自在細(xì)胞信號傳導(dǎo)中發(fā)揮不同的作用。信號放大與終止策略通過一系列酶促反應(yīng)，將初始信號逐級放大，從而實現(xiàn)對細(xì)胞生理功能的強(qiáng)大調(diào)控。信號級聯(lián)放大系統(tǒng)信號終止機(jī)制負(fù)反饋調(diào)節(jié)細(xì)胞通過降解或滅活第二信使、調(diào)節(jié)酶的活性等方式，來終止信號的傳遞，確保細(xì)胞對信號的準(zhǔn)確響應(yīng)。細(xì)胞內(nèi)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制可以抑制信號的過度放大和傳導(dǎo)，從而維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)。05病理關(guān)聯(lián)分析癌癥信號通路異常受體酪氨酸激酶過度活化生長因子受體酪氨酸激酶異常激活，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控。01細(xì)胞內(nèi)信號蛋白異常細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)蛋白如Ras、Raf、MEK、ERK等異常激活，促進(jìn)癌細(xì)胞生存和增殖。02抑癌基因功能失活P53、PTEN等抑癌基因突變或缺失，導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控。03信號通路間交叉對話不同信號通路之間的異常交叉激活，如RTK-Ras-MAPK通路與PI3K-Akt通路間的交叉激活。04脂肪細(xì)胞信號傳導(dǎo)異常，導(dǎo)致脂肪堆積和肥胖。脂肪代謝異常線粒體功能異?；駻TP合成障礙，導(dǎo)致細(xì)胞能量代謝失衡。能量代謝失衡01020304胰島素信號通路受阻，導(dǎo)致胰島素抵抗和糖尿病的發(fā)生。胰島素抵抗代謝關(guān)鍵酶的基因突變或表達(dá)異常，導(dǎo)致代謝疾病的發(fā)生。代謝相關(guān)酶異常代謝疾病傳導(dǎo)缺陷神經(jīng)退行性疾病關(guān)聯(lián)神經(jīng)遞質(zhì)傳遞異常神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能異常神經(jīng)元凋亡蛋白質(zhì)折疊與降解異常神經(jīng)遞質(zhì)如多巴胺、乙酰膽堿等傳遞異常，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。神經(jīng)元凋亡信號通路異常激活，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡和神經(jīng)退行。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)中起支持、營養(yǎng)、調(diào)節(jié)等作用，其功能異?？赡軐?dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。蛋白質(zhì)折疊錯誤或降解障礙，導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病中的蛋白質(zhì)聚集和沉積。06前沿研究方向靶向藥物開發(fā)進(jìn)展針對細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)激酶進(jìn)行抑制，調(diào)控信號傳導(dǎo)通路，從而達(dá)到治療疾病的目的。蛋白質(zhì)激酶抑制劑通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)信號分子的水平，影響細(xì)胞的信息傳導(dǎo)，改變細(xì)胞功能。脂質(zhì)信號分子調(diào)節(jié)劑針對細(xì)胞表面受體進(jìn)行開發(fā)，調(diào)節(jié)受體激活和信號傳導(dǎo)，從而改變細(xì)胞對外部信號的響應(yīng)。細(xì)胞表面受體調(diào)節(jié)劑利用鈣離子在細(xì)胞內(nèi)的動態(tài)變化，追蹤細(xì)胞信號傳導(dǎo)的過程，具有高時間分辨率和高空間分辨率。單細(xì)胞傳導(dǎo)追蹤技術(shù)鈣成像技術(shù)通過測量熒光分子之間的能量轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)對細(xì)胞信號傳導(dǎo)的實時監(jiān)測，具有高靈敏度和高分辨率。熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)利用微流控芯片對單個細(xì)胞進(jìn)行操控和分析，實現(xiàn)對細(xì)胞信號傳導(dǎo)的精確追蹤和測量。微流控技術(shù)人工信號回路構(gòu)建基因工程手段通過基因編輯和基因表達(dá)