如何学习和记忆细胞信号通路？

发布时间：

2024-09-04 13:26

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这玩意不是一下两下就能全都记住，咋说呢，你得根据我自己的经验，你得多理解，再多看多学，自然就记住了。

我把我自己理解的一些知识点分享给你，除了基础的理解还有常见的信号通路也分享给你！

信号通路的意义：

看文献：更好的了解文献中分子的调控机制；区别主变量与因变量解开文章逻辑上的难点。

定题：了解热门通路；分子和疾病之间的桥梁。

实验设计：了解通路的机制，设计实验内容。

这个信号通路的资源也一起分享下，有需要的自取~

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提取码：6868

信号通路的概念：

信号通路，信号转导，signal pathway

狭义能够把胞外的分子信号经过细胞膜传到细胞胞内然后发生效应的一系列酶促反应通路

基础科研中不限定从胞外到胞内，指信息从一个分子传到另外的分子的过程。

信号通路本质上就是前人研究的比较透彻的一些分子，包括他的调控方式的一个总结。

信号通路的构成要素

构成信号通路的三部分原件：

1.受体（receptor）和配体（ligand）

2.蛋白激酶（kinase）

3.转录因子（transcription factors）

配体（ ligand ）：是指一种能与受体结合以产生某种生理效果的物质。

细胞外能与受体结合的分子一般称之为配体，包括激素生长因子，细胞因子，神经递质，还有其他各种各样的小分子化合物；

受体（Receptor），指一类能传导细胞外信号，并在细胞内产生特定效应的分子。包括膜受体和胞内受体。

信号传导过程：那么当配体特异性的去结合到细胞膜也或者是细胞内的受体，配体和受体结合之后细胞内的一系列蛋白就会依次对下游蛋白的活性进行调节，包括是激活或者是抑制的作用，从而将外界的信号进行逐步的放大，传递，最终产生一系列综合性的细胞应答上游蛋白对下游蛋白的调节主要是通过添加或者去除磷酸基团，从而改变下游蛋白的这个空间构象来完成的。

蛋白激酶（kinase）

蛋白激酶是一类磷酸转移酶，作用是把ATP的磷酸基转移到它底物的某个蛋白的特定的氨基酸残基上面去，从而就改变了这个下游蛋白的构象。

酪氨酸激酶(PTK)和丝氨酸/苏氨酸激酶(STK)

转录因子（transcription factors）：

对基因转录有调节作用的蛋白，那么细胞对信号转导有诸多反应，最终都是涉及到蛋白和DNA相互识别和相互作用，引起一些基因表达的改变，所以也有人把信号通路当中的转录因子统称为第3信使（第一信使是配体，与受体结合；第二信使是配体和受体结合之后激活的胞内的信号分子小分子物质，有助于信号向胞内进行传递，比如环磷腺苷cAMP，环磷鸟苷cGMP，以及钙离子等等，主要的作用就是活化蛋白激酶）

常见信号通路总结

1.NF-κB signaling pathway

NF-κB通路作用机制

当处于激活状态时，NF-κB位于细胞质中且与抑制蛋白IκBα形成复合体。通过内在膜受体的介导，一些胞外信号物质可激活一种称为IκB激酶（IKK）的酶。IKK转而磷酸化IκBα蛋白，这将导致后者的泛素化，使得IκBα从NF-κB上脱离下来，最终IκBα被蛋白酶体所降解。被激活的NF-κB接下来转移到细胞核内，在这里会结合到DNA上被称为反应元件（RE）的特异性序列上。DNA/NF-κB 复合体接下来会招募其它蛋白，如辅激活物与RNA聚合酶，这些蛋白将下游的DNA转录为mRNA并转而被翻译为蛋白质，这些蛋白最终导致细胞功能发生改变

NF-κB的调控失常与癌症、炎症和自身免疫病、感染性休克、病毒感染以及免疫发育异常有关。

2.PI3K/Akt signaling pathway

PI3K/AKT通路作用机制：

PI3K的活化： PI3K有很多种类别，不过只有第I类能够响应生长刺激而磷酸化脂质。I类的PI3K是异源二聚体，其亚基为p85（调控）与p110（催化）。

磷脂酰肌醇的形成：活化的PI3K催化磷酸基团到磷酸肌醇的肌醇环上的3‘-OH位置的加成反应，反应有三种脂质产物， PI(3)P, PI(3,4)P2 和 PI(3,4,5)P3，这些磷酸化的脂质被锚定在细胞膜上，并且可以直接结合细胞内包含PH或FYVE结构域的蛋白。

Akt的活化： Akt以非活化构象驻留在细胞质中，直到细胞被激活，Akt易位到细胞膜上Akt的PH作用域对于第二信使PI(3,4,5)P3相比其他的磷脂酰肌醇具有更高的亲和力。

3.MAPK signaling pathway

MAPK通路作用机制：

胞外信号→膜受体→RAS→MAP3K→MAP2K→MAPK然后再进一步活化其他下游靶基因。

MAPK主要由四个亚家族，分别是：

细胞外信号调节激酶(extracellular-signalregulated protein kinase, ERK)

p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)

c-Jun氨基末端激酶(JNK)

细胞外信号调节激酶5(ERK5)

这几种MAPK亚家族参与的信号转导通路司职不同的功能，如ERK调控细胞生长和分化，JNK和p38 MAPK信号通路在炎症和细胞凋亡等应激反应中发挥重要作用。

4.JAK/STAT signaling pathway

JAK/STAT通路由三个主要组成部分：

接受信号的酪氨酸激酶相关受体

传递信号的酪氨酸激酶 JAK

产生效应通路的转录因子 STAT

JAK/STAT通路调控机制：

来自干扰素、白细胞介素、生长因子或其它化学信使的信号可以激活此受体；这激活了JAK的激酶功能，导致对其自身的磷酸化（磷酸基团作为蛋白质上的开关）；接下来STAT蛋白结合到被磷酸化的受体上，在此STAT被JAK磷酸化；被磷酸化的STAT蛋白结合到另一个被磷酸化的STAT蛋白上（二聚化）并易位到细胞核中；在细胞核中，它结合到DNA上并启动转录那些响应STAT的基因。

5.TGFβ/SMAD signaling pathway

TGFβ/SMAD通路调控机制：

TGF-β双聚体会结合到 type II 受体

type II受体会吸引并磷酸化type I受体

磷酸化后的type I受体吸引并磷酸化regulated SMAD（R-SMAD）

磷酸化后的R-SMAD会结合上common SMAD（coSMAD、SMAD4）并形成异元二聚体（heterodimeric complex）

该异元二聚体会进入细胞核中作为多种基因表现的转译因子，包括利用8种途径活化促分裂蛋白质激酶（mitogen-activated protein kinase）的产生，进而引发细胞凋亡。

而SMAD途径本身被回馈作用所调控，SMAD6与SMAD7可结合上type I受体，造成该受体无法与R-SMAD结合导致讯息中断。

6.Wnt/β-catenin signaling pathway

Wnt/β-catenin通路调控机制：

当Wnt蛋白与细胞表面Frizzled受体家族结合后的一系列反应，包括Dishevelled受体家族蛋白质的激活及最终细胞核内β-catenin水平的变化。 Dishevelled (DSH) 是细胞膜相关Wnt受体复合物的关键成分，它与Wnt结合后被激活，并抑制下游蛋白质复合物，包括axin、GSK-3、与APC蛋白。axin/GSK-3/APC 复合体可促进细胞内信号分子β-catenin的降解。当“β-catenin 降解复合物”被抑制后，胞浆内的β-catenin得以稳定存在，部分 β-catenin进入细胞核与TCF/LEF转录因子家族作用并促进特定基因的表达。

7.Notch signaling pathway

Notch通路调控机制：

Notch蛋白横穿过细胞膜，部分在细胞内而部分在细胞外。配体蛋白结合到胞外域后诱导蛋白切断并释放胞内域，胞内域进而进入细胞膜并调控基因表达。

Notch信号通路提升了神经增殖过程中的增殖信号，而其活性被Numb所抑制，以促进神经分化。他在胚胎发育中起到重要的调控作用。

8.Hedgehog signaling pathway

Hedgehog通路调控机制：

Hh信号传递受靶细胞膜上两种受体Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的控制。受体Ptc由肿瘤抑制基因Patched编码，是由12个跨膜区的单一肽链构成，能与配体直接结合，对Hh信号起负调控作用。受体Smo由原癌基因Smothened 编码，与G蛋白偶联受体同源，由7个跨膜区的单一肽链构成，N端位于细胞外，C端位于细胞内，跨膜区氨基酸序列高度保守，C 末端的丝氨酸与苏氨酸残基为磷酸化部位，蛋白激酶催化时结合磷酸基团。该蛋白家族成员只有当维持全长时才有转录启动子的功能，启动下游靶基因的转录。

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50条经典信号通路

如何学习和记忆细胞信号通路？

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