調(diào)節(jié)機體內(nèi)各種細胞在時間和空間上有序的增殖、分化,協(xié)調(diào)它們的代謝、功能和行為,主要是通過細胞間數(shù)百種信號物質(zhì)實現(xiàn)的。這些信號物質(zhì)包括激素、神經(jīng)遞質(zhì)和細胞因子等。根據(jù)細胞膜上感受信號物質(zhì)的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和功能的不同,跨膜信號轉(zhuǎn)導的路徑大致分為G-蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導、離子通道受體介導的信號轉(zhuǎn)導和酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導三類。
1.G-蛋白耦聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導的主要途徑已知有100多種配體可通過G蛋白耦聯(lián)受體實現(xiàn)跨膜信號轉(zhuǎn)導,包括生物胺類激素如腎上腺素、去甲腎上腺素、組胺、5-羥色胺,肽類激素如緩激肽、黃體生成素、甲狀旁腺激素,以及氣味分子和光量子等。根據(jù)效應(yīng)器酶以及胞內(nèi)第二信使信號轉(zhuǎn)導成分的不同,其主要反應(yīng)途徑有以下兩條:
(1)受體-G蛋白-Ac途徑:激素為第一信使,帶著內(nèi)外界環(huán)境變化的信息,作用于靶細胞膜上的相應(yīng)受體,經(jīng)G-蛋白耦聯(lián),激活膜內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶(Ac),在Mg2+作用下,催化ATP轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)磷酸腺苷(cAMP),則細胞內(nèi)的cAMP作為第二信使,激活cAMP依賴的蛋白激酶(PKA),進而催化細胞內(nèi)多種底物磷酸化,最后導致細胞發(fā)生生物效應(yīng),如細胞的分泌,肌細胞的收縮,細胞膜通透性改變,以及細胞內(nèi)各種酶促反應(yīng)等。
。2)受體-G蛋白PLC途徑:胰島素、縮宮素、催乳素,以及下丘腦調(diào)節(jié)肽等與膜受體結(jié)合使其活化后,經(jīng)G蛋白耦聯(lián)作用,激活膜內(nèi)效應(yīng)器酶——磷脂酶C(PLC),它使磷脂酰二磷酸肌醇(PIP2)分解,生成三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DG)。IP3和DG作為第二信使,在細胞內(nèi)發(fā)揮信息傳遞作用。IP3首先與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜上的ca2+通道結(jié)合,使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+入胞漿,導致胞漿內(nèi)Ca2+濃度明顯增加,Ca2+與細胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白(CAM)結(jié)合,激活蛋白激酶,促進蛋白質(zhì)酶磷酸化,從而調(diào)節(jié)細胞的功能活動。DG的作用主要是特異性激活蛋白激酶C(PKC)。PKC與PKA-樣可使多種蛋白質(zhì)或酶發(fā)生磷酸化反應(yīng),進而調(diào)節(jié)細胞的生物效應(yīng)。醫(yī)學全在線www.med126.com
2.離子受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑離子通道受體也稱促離子型受體,受體蛋白本身就是離子通道,通道的開放既涉及到離子本身的跨膜轉(zhuǎn)運,又可實現(xiàn)化學信號的跨膜轉(zhuǎn)導。例如,骨骼肌終板膜上N2型ACh受體為化學門控通道,當與ACh結(jié)合后,發(fā)生構(gòu)想變化及通道的開放,不僅引起Na+和K+經(jīng)通道的跨膜流動,而且它們的跨膜流動造成膜的去極化,并以終板電位的形式將信號傳給周圍肌膜,引發(fā)肌膜的興奮和肌細胞的收縮,從而實現(xiàn)ACh的信號跨膜轉(zhuǎn)導。
3.酶耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導途徑酶耦聯(lián)受體具有和G蛋白耦聯(lián)受體完全不同的分子結(jié)構(gòu)和特性,受體分子的胞質(zhì)側(cè)自身具有酶的活性,或者可直接結(jié)合與激活胞質(zhì)中的酶。較重要的有酪氨酸激酶受體和鳥苷酸環(huán)化酶受體兩類。①酪氨酸激酶受體本身具有酪氨酸蛋白激酶(PTK)活性。當激素與受體結(jié)合后,可使位于膜內(nèi)區(qū)段上的PTK激活,進而使自身肽鏈和膜內(nèi)蛋白底物中的酪氨酸殘基磷酸化,經(jīng)胞內(nèi)一系列信息傳遞的級聯(lián)反應(yīng),最終導致細胞核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄過程的改變以及細胞內(nèi)相應(yīng)的生物效應(yīng)。大部分生長因子、胰島素和一部分肽類激素都是通過該類受體信號轉(zhuǎn)導。②鳥苷酸環(huán)化酶受體與配體(心房鈉尿肽)結(jié)合,將激活鳥苷酸環(huán)化酶(GC),GC使胞質(zhì)內(nèi)的GTP環(huán)化,生成cGMP,cGMP結(jié)合并激活蛋白激酶G(PKG),PKG對底物蛋白磷酸化,從而實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導。