細胞間通訊和疾病優(yōu)質(zhì)課件

細胞間通訊和疾病細胞間通訊和疾病1內(nèi)容第一部分細胞間通訊的基本原理第二部分細胞間通訊異常所導(dǎo)致的疾病專題間隙連接類疾病總結(jié)內(nèi)容第一部分細胞間通訊的基本原理2第一部分細胞間通訊

的基本原理參考書：MolecularBiologyofTheCell第一部分細胞間通訊

的基本原理參考書：Molecular3一參與細胞間通訊的分子細胞外信號分子ExtracellularSignalmolecules受體蛋白Receptorproteins細胞內(nèi)信號蛋白IntracellularSignalingproteins

Kinases（激酶）

Phosphatases（磷酸酶）

GTP-bindingproteins（GTP結(jié)合蛋白）

Manyproteinswithwhichtheyinteract第二信使Smallintracellularmediators,

orSecondMessengers靶蛋白Targetproteins一參與細胞間通訊的分子細胞外信號分子Extracell4代謝酶基因表達調(diào)控蛋白細胞骨架蛋白改變細胞代謝改變基因表達改變細胞形態(tài)與運動細胞外信號分子受體蛋白細胞內(nèi)信號蛋白靶蛋白代謝酶基因表達調(diào)控蛋白細胞骨架蛋白改變細胞代謝改變基因表達改5二細胞間通訊的類型臨分泌contact-dependentsignaling旁分泌paracrinesignaling突觸傳遞synapticsignaling內(nèi)分泌endocrinesignaling二細胞間通訊的類型臨分泌contact-dependen6兩種特殊的細胞間通訊自分泌間隙連接通過間隙連接相連的細胞可進行水溶性小分子的交換，包括細胞內(nèi)信號分子，從而使它們對細胞外信號作出一至反應(yīng)兩種特殊的細胞間通訊7三細胞外的信號分子與受體結(jié)合信號分子與受體結(jié)合具有特異性和高親和力的特點信號分子和受體結(jié)合發(fā)生的位置細胞表面：水溶性的信號分子和分布在細胞膜上的受體結(jié)合，這些受體多為跨膜蛋白細胞內(nèi)部：脂溶性的小分子信號分子通過自由擴散的方式通過細胞膜與細胞內(nèi)的受體結(jié)合細胞質(zhì)膜細胞核膜受體水溶性信號分子細胞質(zhì)膜細胞核脂溶性信號分子運載蛋白三細胞外的信號分子與受體結(jié)合信號分子與受體結(jié)合具有特異性和8四受體細胞表面受體（膜受體）主要為以下三類離子通道型受體（Ion-channel-linkedreceptors）

G蛋白偶聯(lián)型受體（G-protein-coupledreceptors）酶偶聯(lián)型受體（enzyme-linked-receptors）離子通道型受體G蛋白偶聯(lián)型受體G蛋白酶酶偶聯(lián)型受體沒有催化活性有催化活性四受體細胞表面受體（膜受體）主要為以下三類離子通道型受體G9核受體

核受體家族是一類具有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，在和信號分子結(jié)合后被激活，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)。

脂溶性的小分子細胞外信號分子通過擴散的方式進入細胞內(nèi)與受體結(jié)合。這類信號分子包括類固醇、甲狀腺激素、類視黃醇等。雖然這些分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能上存在很大差異，但作用機制卻相同。它們的受體都屬于核受體家族，通過直接激活核受體調(diào)節(jié)基因的表達。其他

如NO的受體是胞漿中的酶核受體10五膜受體后信號的傳遞

（G蛋白偶聯(lián)型受體和酶偶聯(lián)型受體）第二信使Smallintracellularmediator,secondmessengers：大量地在受體被激活后產(chǎn)生，傳遞信號。如Ca2+，cAMP細胞內(nèi)信號蛋白Largeintracellularsignalingmolecules,intracellularsignalingproteins

：作用方式是將信號傳遞給其它信號蛋白或產(chǎn)生第二信使。根據(jù)其功能將其分為下述類別。五膜受體后信號的傳遞

（G蛋白偶聯(lián)型受體和酶偶聯(lián)型受體）第11ScaffoldproteinRelayproteinModulatorproteinAdaptorproteinAmplifierandtransducerproteinBifurcationproteinIntegratorproteinAnchoringproteinMessengerproteinLatentgeneregulatoryprotein各類信號傳導(dǎo)分子ScaffoldproteinRelayproteinM12Relayproteinssimplypassthemessagetothenextsignalingcomponentinthechain.Messengerproteinscarrythesignalfromonepartofthecelltoanother,suchasfromthecytosoltothenucleus.Adaptorproteinslinkonesignalingproteintoanother,withoutthemselvesconveyingasignal.Amplifierproteins,whichareusuallyeitherenzymesorionchannels,greatlyincreasethesignaltheyreceive,eitherbyproducinglargeamountsofsmallintracellularmediatorsorbyactivatinglargenumbersofdownstreamintracellularsignalingproteins.Whentherearemultipleamplificationstepsinarelaychain,thechainisoftenreferredtoasasignalingcascade.Transducerproteinsconvertthesignalintoadifferentform.TheenzymethatmakescyclicAMPisanexample:itbothconvertsthesignalandamplifiesit.Thusactingasbothatransducerandanamplifier.Bifurcationproteinsspreadthesignalfromonesignalingpathwaytoanother.Integratorproteinsreceivesignalsfromtwoormoresignalingpathwaysandintegratethembeforerelayingasignalonward.Latentgeneregulatoryproteinsareactivatedatthecellsurfacebyactivatedbyreceptorsandthenmigratetothenucleustosimulategenetranscription.Modulatorproteinsmodifyintracellularsignalingproteinsandtherebyregulatethestrengthofsignalingalongthepathway.Anchoringproteinsmaintainspecificsignalingproteinatapreciselocationinthecellbytetheringthemtoamembraneorthecytoskeleton.Scaffoldproteinsareadaptorand/oranchoringproteinsthatbindmultiplesignalingproteinstogetherinafunctionalcomplexandoftenholdthemataspecificlocation.信號傳導(dǎo)分子的功能定義Relayproteinssimplypassthe13第二信使核膜DNA信號反應(yīng)元件基因轉(zhuǎn)錄細胞質(zhì)膜受體與細胞外信號分子結(jié)合第二信使核膜DNA信號反應(yīng)元件基因轉(zhuǎn)錄細胞質(zhì)膜受體與細胞外信14六細胞內(nèi)信號蛋白傳遞信號的方式信號蛋白通過蛋白質(zhì)中的結(jié)合結(jié)構(gòu)域發(fā)生蛋白間的相互作用：

如PTB（phosphotyrosine-bindingdomain,磷酸化酪氨酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域），SH2，SH3信號蛋白的激活和滅活磷酸化和去磷酸化結(jié)合與水解GTP（對于GTP結(jié)合蛋白）其他，如蛋白質(zhì)的水解六細胞內(nèi)信號蛋白傳遞信號的方式信號蛋白通過蛋白質(zhì)中的結(jié)合結(jié)15信號蛋白復(fù)合體：腳手架蛋白（scaffoldprotein）與多個信號蛋白分子結(jié)合，組裝成信號分子復(fù)合體，起到加速信號傳遞和保證信號傳遞的特異性的作用。信號級聯(lián)反應(yīng)：一些信號蛋白（通常是酶或者離子通道）活化后可以通過產(chǎn)生大量的第二信使或者激活大量的下游信號蛋白而使信號得以放大，如果一條信號傳導(dǎo)途徑包含多個信號放大的步驟，則稱之為信號級聯(lián)反應(yīng)。信號蛋白復(fù)合體：腳手架蛋白（scaffoldprotein16七每個細胞對不同細胞外信號分子的組合發(fā)生不同的反應(yīng)這一點具有重要的生理意義，因為借此生物體可以以種類有限的信號分子對種類繁多的細胞的各種生物學(xué)過程進行精確的調(diào)節(jié)存活分裂分化死亡ABCABCDEABCFF七每個細胞對不同細胞外信號分子的組合發(fā)生不同的反應(yīng)這一點具17八不同細胞對同一種細胞外信號分子會發(fā)生不同的反應(yīng)這一點具有重要的生理意義，因為借此生物體可以以種類有限的信號分子對種類繁多的細胞的各種生物學(xué)過程進行精確的調(diào)節(jié)乙酰膽堿作用于心肌細胞上的受體引起心肌細胞的舒張乙酰膽堿作用于骨骼肌細胞上的受體引起骨骼肌細胞的舒張八不同細胞對同一種細胞外信號分子會發(fā)生不同的反應(yīng)這一點具有18九參與細胞間通訊的分子的

半衰期一般較短這一點具有重要的生理意義，因為半衰期短的分子的濃度可以被快速的調(diào)節(jié)，參與細胞間通訊的分子半衰期短可以保證細胞對刺激發(fā)生快速的反應(yīng)。九參與細胞間通訊的分子的

半衰期一般較短這一點具有重要的生19十細胞可以對某些信號產(chǎn)生記憶細胞對暫時性的細胞外信號產(chǎn)生持久性的反應(yīng)，在細胞外信號去除的條件下，反應(yīng)仍然繼續(xù)。正反饋機制可以解釋部分細胞對信號的記憶的產(chǎn)生十細胞可以對某些信號產(chǎn)生記憶細胞對暫時性的細胞外信號產(chǎn)生持20十一細胞可以調(diào)節(jié)自身對信號的反應(yīng)細胞降低對信號的反應(yīng)性的五種方式：受體的隔離（左一）；受體的降解（左二）；受體失活（中）；細胞內(nèi)信號分子的失活（右二）；抑制因子的產(chǎn)生（右一）。十一細胞可以調(diào)節(jié)自身對信號的反應(yīng)細胞降低對信號的反應(yīng)性的五21第二部分細胞間通訊異常

所導(dǎo)致的疾病第二部分細胞間通訊異常

所導(dǎo)致的疾病22一信號異常細胞外信號分子缺失eg.I型糖尿?。═ypeIDiabetes）I型糖尿病由胰島素水平下降所導(dǎo)致，所以有關(guān)于其發(fā)病機制的研究集中在對分泌胰島素的胰島B細胞的研究上，而相應(yīng)的治療措施為注射胰島素。一信號異常細胞外信號分子缺失eg.I型糖尿病（23信號不能夠到達靶細胞eg.多發(fā)性硬化MultipleSclerosis

多發(fā)性硬化主要表現(xiàn)為慢性、炎癥性脫髓鞘。神經(jīng)元胞體發(fā)出的信號因此不能到達軸突末端的突觸部位。目前的研究認(rèn)為它是一種自身免疫性疾病。信號不能夠到達靶細胞eg.多發(fā)性硬化Multiple24二信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常如II型糖尿?。═ypeIIDiabetes）II型糖尿病又稱胰島素抵抗性糖尿病，多數(shù)患者胰島素水平并沒有下降，但胰島素不能發(fā)揮其調(diào)節(jié)血糖的作用，可能的原因是細胞對胰島素的反應(yīng)異常，具體而言是指胰島素受體和、或受體后的信號傳導(dǎo)異常。Ref:/content/begin/cells/badcom/二信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常如II型糖尿?。═ypeIIDiab25在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常所導(dǎo)致的疾病中有兩個常提到的概念受體病：由于受體異常所導(dǎo)致的疾病。引起受體異常的原因包括：受體基因異?；驒C體產(chǎn)生針對受體的自身抗體起到封閉受體的作用等。如，在II型糖尿病患者中檢測到針對胰島素受體的自身抗體。離子通道?。弘x子通道異常所致的疾病。在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常所導(dǎo)致的疾病中有兩個常提到的概念26專題間隙連接類疾病專題間隙連接類疾病27一間隙連接間隙連接屬于細胞間通訊的一個特殊類型間隙連接是細胞間連接的一種細胞間連接按照功能的不同可以分為三大類，其中間隙鏈接屬于通訊類細胞間連接，通過在相鄰細胞間形成貫通兩相臨細胞膜的親水性通道，而介導(dǎo)細胞間的通訊。一間隙連接間隙連接屬于細胞間通訊的一個特殊類型28Occuludingjunctions:sealcellstogetherinanepitheliuminawaythatpreventevensmallmoleculesfromleakingfromonesideofthesheettotheothertightjunctions(vertebratesonly，緊密連接)septatejunctions(invertebratesmainly)Anchoringjunctions:mechanicallyattachcells(andtheircytoskeletons)totheirneighborsortotheextracellularmatrixActinfilamentattachmentsitescell-celljunctions(adherensjunctions,粘附連接)cell-matrixjunctions(focaladhesions，焦點連接)intermediatefilamentattachmentsitescell-celljunctions(desmosomes，橋粒)cell-matrixjunctions(hemidesmosomes，半橋粒)Communicatingjunctions:mediatethepassageofchemicalorelectricalsignalsfromoneinteractingcelltoitspartnergapjunction（間隙連接）chemicalsynapses（化學(xué)突觸）plasmodesmata(plantsonly)細胞間連接的類型Occuludingjunctions:sealcel29細胞外細胞內(nèi)NC二間隙連接蛋白細胞外細胞內(nèi)NC二間隙連接蛋白30染料DiI和calcein轉(zhuǎn)移簡圖三間隙連接介導(dǎo)小分子水溶性物質(zhì)通過染料DiI和calcein轉(zhuǎn)移簡圖三間隙連接介導(dǎo)小分子水溶31三間隙連接與耳聾三間隙連接與耳聾32突變膜定位染料轉(zhuǎn)移亞細胞定位組裝其他文獻CX26M34T<—/<干擾wtCX26形成功能通道Martinet.al1999W44C<—/+Martinet.al1999W77R<<—GolgiER<Martinet.al1999CX31R180X——ER<<賀力強E183K——GolgiER賀力強141delI—GolgiER賀力強I141V+GolgiER賀力強CX30T5M＋—/干擾wtCX26形成功能通道Commonet.al2002突變膜定位染料轉(zhuǎn)移亞細胞定位組裝其他文獻CX26M34T<—33細胞間通訊和疾病優(yōu)質(zhì)課件34免疫組化表明野生型GJB3精確表達于耳蝸內(nèi)毛細胞、外毛細胞頂部和蝸神經(jīng)節(jié)蝸神經(jīng)節(jié)耳蝸內(nèi)毛細胞外毛細胞頂部蓋膜免疫組化表明野生型GJB3精確表達于耳蝸內(nèi)毛細胞、外毛細胞頂35GJB3耳聾錯義和無義突變體分別定位于細胞高爾基體(Golgi)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)上，不能被正常組裝、也不能被轉(zhuǎn)運到細胞膜上形成間隙連接通道***WTE183KR180X染料(姜黃素Luciferyellow)轉(zhuǎn)移實驗證明GJB3耳聾突變體不能形成功能性間隙連接通道WTE183KR180XGolgiER間隙連接GJB3耳聾錯義和