细胞受体及重要的细胞信号转导途径

细胞受体类型、特点

及重要的细胞信号转导途径

学院：动物科学技术学院

专业：动物遗传育种与繁殖

姓名：李波

学号：2015050509

目录

1、细胞受体类型及特点 . ........................................................................................... 3

1.1离子通道型受体 ........................................................................................... 3

1.2 G蛋白耦联型受体 ........................................................................................ 3

1.3 酶耦联型受体 ............................................................................................. 3

2、重要的细胞信号转导途径 ..................................................................................... 4

2.1细胞内受体介导的信号传递 . .......................................................................... 4

2.2 G蛋白偶联受体介导的信号转导 .................................................................... 5

2.2.1激活离子通道的G 蛋白偶联受体所介导的信号通路 ................................ 5

2.2.2激活或抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体 .......................................... 5

2.2.3 激活磷脂酶C 、以lP 3和DAG 作为双信使 G蛋白偶联受体介导的信号通路

................................................................................................................ 6

2.2 酶联受体介导的信号转导 . ............................................................................. 7

2.2.1 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras 蛋白信号通路 . ............................................ 7

2.2.2 P13K-PKB(Akt)信号通路 . ..................................................................... 8

2.2.3 TGF-p—Smad 信号通 . ......................................................................... 8

2.2.4 JAK—STAT 信号通路........................................................................... 9

1、细胞受体类型及特点

受体(receptor)是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子) 的大分子物质，多为糖蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域，当受体与配体结合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。受体与配体问的作用具有3个主要特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。

根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为细胞内受体(intracellular receptor)和细胞表面受体(cell surface receptor)。细胞内受体介导亲脂性信号分子的信息传递，如胞内的甾体类激素受体。细胞表面受体介导亲水性信号分子的信息传递，膜表面受体主要有三类：①离子通道型受体(ion—channel —linked receptor)；②G 蛋白耦联型受体(G—protein —linked receptor)；③酶耦联的受体(enzyme—linked recep—tor) 。第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶级联事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，借此使信号逐级传送和放大。

1.1离子通道型受体

离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道(1igand—gated

channel) ，主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。 神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。如：乙酰胆碱受体以三种构象存在，两分子乙酰胆碱的结合可以使之处于通道开放构象，但该受体处于通道开放构象状态的时限仍十分短暂，在几十毫微秒内又回到关闭状态。然后乙酰胆碱与之解离，受体则恢复到初始状态，做好重新接受配体的准备。 离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体，和阴离子通道。

1.2 G蛋白耦联型受体

三聚体GTP 结合调节蛋白(trimeric GTP—binding regulatory protein)简称G 蛋白，位于质膜胞质侧，由a 、p 、-／三个亚基组成，a 和7亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G 蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，当a 亚基与GDP 结合时处于关闭状态，与GTP 结合时处于开启状态，“亚基具有GTP 酶活性，能催化所结合的ATP 水解，恢复无活性的三聚体状态，其GTP 酶的活性能被RGS(regulator of G protein signaling)增强。RGS 也属于GAP(GTPase activating protein)。

G 蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白(图10—6) ，受体胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合，胞内结构域与G 蛋白耦联。通过与G 蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。G 蛋白耦联型受体包括多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属G 蛋白耦联型受体。

1.3 酶耦联型受体

酶耦联型受体(enzyme linked receptor)分为两类，其一是本身具有激酶活性，如肽类生长因-子(EGF，PDGF ，CSF 等) 受体；其二是本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激酶，如细胞因子受体超家族。这类受体的共同点是：①通常为单次跨膜蛋白；②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。

已知酶耦联型受体有六类：①受体酪氨酸激酶；②酪氨酸激酶连接的受体；③受体酪氨酸磷脂酶；④受体丝氨酸／苏氨酸激酶；⑤受体鸟苷酸环化酶；⑥组氨酸激酶连接的受体(与细菌的趋化性有关) 。

2、重要的细胞信号转导途径

2.1细胞内受体介导的信号传递

由于受体分子在细胞上存在部位的不同，因此其信号跨膜转导的方式也有不同。与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞内与受体结合而传播信号。类固醇(steroid)激素、视黄酸(retinoic acid)、维生素D 和甲状腺素(thyroid hormone)的受体在细胞核内。这类信号分子与血清蛋白结合运输至靶组织并扩散跨越质膜进入细胞内，通过核孔与特异性核受体(nuclear receptor)结合形成激素一受体复合物并改变受体构象；激素一受体复合物与基因特殊调节区又称激素反应元件(hormone response element，HRE) 结合，影响基因转录。类固醇激素诱导的基因活化通常分为两个阶段：①快速的初级反应阶段，直接激活少数特殊基因转录；②延迟的次级反应阶段，初级反应的基因产物再激活其他基因转录，对初级反应起放大作用。甲状腺素也是亲脂性小分子，作用机理与类固醇激素相同，但也有个别亲脂性小分子(如前列腺素) ，其受体在细胞质膜上。

NO 是一种具有自由基性质的脂溶性气体分子，可透过细胞膜快速扩散，作用邻近靶细胞发挥作用。由于体内存在O ：及其他与NO 发生反应的化合物(如超氧离子、血红蛋白等) ，因而NO 在细胞外极不稳定，其半衰期只有2～30 S，只能在组织中局部扩散，被氧化后以硝酸根(NO，一) 或亚硝酸根(NO!一) 的形式存在于细胞内外液中。血管内皮细胞和神经细胞是NO 的生成细胞，NO 的生成需要NO 合酶的催化，以L 一精氨酸为底物，以还原型辅酶1I(NADPH)作为电了．供体，等物质的量地生成NO 和L 一瓜氨酸。NO 没有专门的储存及释放调节机制，作用于靶细胞NO 的多少直接与NO 的合成有关。NO 这种可溶性气体作为局部介质在许多组织中发挥作用，它发挥作用的主要机制是激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶(G—cyclase ，GC) 活性的NO 受体。内源性NO 由NOS 催化合成后，扩散到邻近细胞，与鸟苷酸环化酶活性中心的Fe 2+结合，改变酶的构象，导致酶活性增强和cGMP 水平增高。cGMP 的作用是通过cGMP 依赖的蛋白激酶G(PKG)活化，抑制肌动一肌球蛋白复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张(H 9 11)。此外，心房排钠肽(atrial

natriuretic peptide，ANP) 和某些多肽类激素与血管平滑肌细胞表面受体的结合，也会引发血管平滑肌舒张，这些细胞表面受体的胞质结构域也具有内源性鸟苷酸环化酶活性，通过类似的机制调节心肌的活动。NO 对血管的影响可以解释为什么硝酸甘油(nitroglycerin)能用于治疗心绞痛，硝酸甘油在体内转化为NO ，可舒张血管，从而减轻心脏负荷和心肌的需氧量。

NO 也由许多神经细胞产生并传递信号，在参与大脑的学习记忆生理过程中具有重要作用。大脑海马某些区域在受到重复刺激后可产生一种持续增强的突触效应，称为长时程增强作用(10ng-term potentiation，LTP) ，是学习和记忆的分子基础。LTP 的产生涉及神经元间突触连接重构，这一过程既需要突触前神经元释放神经递质作用于突触后膜，也需要突触后神经元将信息、反馈到突触前膜，NO 就充当了这一逆行信使的角色。NO 作为LTP 的逆行信使弥散至突触前末梢，刺激谷氨酸递质不断释放，从而对LTP 效应的维持起促进作用。

2.2 G蛋白偶联受体介导的信号转导

G 蛋白偶联受体(GPCR)是细胞表面受体中最大的多样性家族，统计表明，现有25％的临床处方药物G 蛋白是三聚体GTP 结合调节蛋白(trimeric GTP—binding regulatory protein) 的简称，位于质膜内胞浆一侧，由G α，G β，G γ三个哑基组成，G β和G γ亚基以异二聚体形式存在，G α和G βγ肌亚基分别通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。G α亚基本身具有GTPase 活性，是分子开关蛋白。当配体与受体结合，三聚体G 蛋白解离，并发生GDP 与GTP 交换，游离的G α-GTP 处于活化的开启状态，导致结合并激活效应器蛋白，从而传递信号；当G α-GTP 水解形成G α-GDP 时，则处于失活的关闭状态，终止信号传递并导致三聚体G 蛋白的重新装配，恢复系统进入静息状态。

由G 蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路(signal—ing pathway)按其效应器蛋白的不同，可区分为3类：①激活离子通道的G 蛋白偶联受体；②激活或抑制腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase)，以cA ⑴MP 为第二信使的G 蛋白偶联受体；③激活磷脂酶

C(phospholipase C，PLC) ，以IP 、和DAG 作为双信使的G 蛋白偶联受体。

2.2.1激活离子通道的G 蛋白偶联受体所介导的信号通路

当受体与配体结合被激活后，通过偶联G 蛋白的分子开关作用，调控跨膜离子通道的开启与关闭，进而调节靶细胞的活性，如心肌细胞的M 乙酰胆碱受体和视杆细胞的光敏感受体，都属于这类调节离子通道的G 蛋白偶联受体。

(1) 心肌细胞上M 乙酰胆碱受体激活G 蛋白开启K+通道 M乙酰胆碱受体(muscarinic acetylcholine receptor)在心肌细胞膜上与Gi 蛋白偶联，乙酰胆碱配体与受体结合使受体活化，导致Gi 。亚慕结合的GDP 彼GTP 取代，引发三聚体Gi 蛋白解离，使G 。亚基得以释放，进而致使心肌细胞质膜上相关的效应器K+通道开启，随即引发细胞内K+外流，从而导致细胞膜超极化(hyperpolarization)，减缓心肌细胞的收缩频率(㈥9—14) 。陔结果已被体外实验所证实。许多神经递质受体是G 蛋白偶联受体，有些效应器蛋白是Na 一或K 一通道。神经递质与受体结合引发G 蛋白偶联的离子通道的开放或关闭，进而导致膜电位的改变。

(2) Gt蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP 门控阳离子通道的关闭

人类视网膜含有两类光受体(photoreceptor)，负责视觉刺激的初级感受。视锥细胞光受体与色彩感受相关；视杆细胞光受体接受弱光刺激。视紫红质(rhodopsin)是视杆细胞Gt 蛋白偶联的光受体，定位在视杆细胞外段上千个扁平膜盘上，三聚体G 蛋白与视紫红质偶联，通常称之为传导素(transducin，Gt) 。人类视杆细胞含有大约4×10 7个视紫红质子，组成7次跨膜的视蛋白(opsin)与光吸收色素共价连接。

2.2.2激活或抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体

在绝大多数哺乳动物细胞中，G 蛋白偶联受体介导的信号通路遵循普遍的转导机制。在该信号通路中，G α亚基的首要效应酶是腺苷酸环化酶，通过腺苷酸环化酶活性的变化调节靶细胞内第二信使cAMP 的水平，进而影响信号通路的下游事件。这是真核细胞应答激素反应的主要机制之一。

不同的受体一配体复合物或者刺激或者抑制腺苷酸环化酶活性，这类调控系统主要涉及5种蛋白组分：①刺激性激素的受体(receptor for sitimulatoryhormone，Rs) ，②抑制性激素的受体(receptor for inhibitoryhormone，Ri) ，③刺激性G 蛋白(sitimulatory G—

proteinscomplex ，Gs) ，④抑制性G 蛋白(inhibitory G—proteinscomplex ，Gi) ，⑤腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase，AC) 。

(1)cAMP-PKA信号通路对肝细胞和肌细胞糖原代谢的调节

正常人体维持血糖水平的稳态，需要神经系统、激素及组织器官的协同调节。肝和肌肉是调节血糖浓度的主要组织。脑组织活动对葡萄糖是高度依赖的，因而在应答胞外信号的反应中，cAMP 水平会发生快速变化，几乎住20 S内cAMP 水平会从5 X 10-8mol ／L 上升到10-6mol ／L 水平。细胞表面G 蛋白偶联受体应答多种激素信号埘血糖浓度进行调节。以肝细胞和骨骼肌细胞为例，cAMP —PKA 信号对细胞内糖原代谢起关键调控作用，这是一种短期的快速应答反应。当细胞内cAMP 水平增加时，cAMP 依赖的PKA 被活化，活化的PKA 首先磷酸化糖原磷酸化酶激酶(GPK)，使其激活，继而使糖原磷酸化酶(GP)彼磷酸化而激活，活化的GP 刺激糖原的降解，生成葡糖一1一磷酸；另一方面，活化的PKA 使糖原合酶(GS)磷酸化，抑制其糖原的合成。此外，活化的PKA 还可以使磷蛋白磷酸酶抑制蛋白(IP)磷酸化而被激活，活化的IP 与磷蛋白磷酸酶(PP)结合并使其磷酸化而失活(图9一19A) ；当细胞内cAMP 水平降低时，cAMP 依赖的PKA 活性下降，致使磷蛋白磷酸酶抑制蛋白(IP)磷酸化过程逆转，导致磷蛋白磷酸酶(PP)被活化。活化PP 使糖原代谢中GPK 和GP 去磷酸化，从而降低其活性，导致糖原降解的抑制，活化PP 还促使GS 去磷酸化，结果GS 活性增高，从而促进糖原的合成。

(2)cAMP—PKA 信号通路对真核细胞基因表达的调控

cAMP—PKA 信号通路对细胞基因表达的调节是一类细胞应答胞外信号缓慢的反应过程，因为这一过程涉及细胞核机制，所以需要几分钟乃至几小时。这一信号通路控制多种细胞内的许多过程，从内分泌细胞的激素合成到脑细胞有关长期记忆所需蛋白质的产生。该信号通路涉及的反应链可表示为：激素一G 蛋白偶联受体一G 蛋白一腺苷酸环化酶一cAMP —cAMP 依赖的蛋白激酶A 一基因调控蛋白一基因转录。

信号分子与受体结合通过G α激活腺苷酸环化酶，导致细胞内cAMP 浓度增高，cAMP 与PKA 调节亚基结合，导致催化亚基释放，被活化的PKA 其催化亚基转位进入细胞核，使基因调控蛋白(cAMP应答元件结合蛋白，CREB) 磷酸化，磷酸化的基因调控蛋白CREB 与核内CREB 结合蛋白(CBP)特异结合形成复合物，复合物与靶基因调控序列结合，激活靶基因的表达。

2.2.3 激活磷脂酶C 、以lP 3和DAG 作为双信使 G蛋白偶联受体介导的信号通路

通过G 蛋白偶联受体介导的另一条信号通路是磷脂酰肌醇信号通路，其信号转导是通过效应酶磷脂酶C 完成的。

(1)I P3一CaH 信号通路与钙火花

胞外信号分子与GPCR 结合，活化G 蛋白(Goα或Gq α) ，进而激活磷C(PLC)，催化PIP 2水解生成IP 3和DAG 两个第二信使。IP 3通过细胞内扩散，结合并开启内质网膜上IP 3敏感的Ca 2+通道，引起Ca 2+顺电化学梯度从内质网钙库释放进入细胞质基质，通过结合钙调蛋白引起细胞反应。

IP3的主要功能是引发贮存在内质网中的ca 2+转移到细胞质基质中，使胞质中游离Ca 2+浓度提高。依靠内质网膜上的IP 3门控Ca 2+通道(IP3-gated Ca2+channel)，将储存的Ca 2+释放到细胞质基质中是几乎所有真核细胞内ca 2+动员的主要途径。IP 3门控Ca 2+通道由4个亚基组成，每个亚基在N 端胞质结构域有一个IP ，结合位点，IP 3的结合导致通道开放，Ca 2+从内质网腔释放到细胞质基质中。在细胞中发现的各种磷酸肌醇加到内质网膜泡的制备物中，只有IP3能引起Ca 2+的释放，表明IP ，具有效应特异性。IP 3介导的Ca 2+水平升高只是瞬时的，因为质膜和内质网膜上Ca 2+泵的启动会分别将Ca 2+泵出细胞和泵进内质网腔。一方面，细胞质基质中的Ca 2+会促进IP 3门控Ca 2+通道的开启，因为Ca 2+会增加通道受体对IP 3的亲和性，促使储存Ca 2+的更多释放。另一方面，细胞质基质中Ca 2+浓度升高，又会通过降低通道受体对IP3的亲和性，抑制IP 3诱导的胞内储存Ca 2+的释放。当细胞中IP 3通路受到刺激时，这种由细胞质基质中Ca 2+对内质网膜上IP 3门控Ca 2+通道的复杂调控会导致细胞质基质中Ca 2+斗水平的快速振荡。

(2)DAG—PKC 信号通路

作为双信使之一的DAG 结合在质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)。PKC 有两个功能区，一个是亲水的催化活性中心，另一个是疏水的膜结合区。在静息细胞中，PKC 以非活性形式分布于细胞质中，当细胞接受外界信号刺激时，PIP 2水解，质膜上DAG 瞬间积累，由于细胞质中Ca 2+浓度升高，导致细胞质基质中PKC 与Ca 2+结合并转位到质膜内表面，被DAG 活化，进而使不同类型细胞中不同底物蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。PKC 是Ca 2+和磷脂酰丝氨酸依赖性的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶，具有广泛的作用底物，参与众多生理过程，既涉及许多细胞“短期生理效应”如细胞分泌、肌肉收缩等，又涉及细胞增殖、分化等“长期生理效应”。DAG 只是PIP 2水解形成的暂时性产物，DAG 通过两种途径终止其信使作用：一是被DAG 激酶磷酸化形成磷脂酸，进入磷脂酰肌醇代谢途径；二是被DAG 脂酶水解成单酰甘油。由于DAG 代谢周期很短，不可能长期维持PKC 活性，而细胞增殖或分化行为的变化又要求PKC 长期产生效应。现发现另一种DAG 生成途径，即由磷脂酶催化质膜上的磷脂酰胆碱断裂产生DAG ，用来维持PKC 的长期效应。在许多细胞中，PKC 的活化可增强特殊基因的转录。已知至少有两条途径：一是PKC 激活一条蛋白激酶的级联反应，导致与DNA 特异序列结合的基因调控蛋白的磷酸化和激活，进而增强特殊基因的转录；二是PKC 的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，从而使细胞质中基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核刺激特殊基因的转录。

2.2 酶联受体介导的信号转导

通常与酶连接的细胞表面受体又称催化性受体(catalytic receptor)，目前已知的这类受体都是跨膜蛋白，当胞外信号(配体) 与受体结合即激活受体胞内段的酶活性，这类受体至少包括5类：①受体酪氨酸激酶；②受体丝氨酸／苏氨酸激酶；③受体酪氨酸磷酸酯酶；④受体鸟苷酸环化酶；⑤酪氨酸蛋白激酶联受体。

2.2.1 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras 蛋白信号通路

受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK) 又称酪氨酸蛋白激酶受体，是细胞表面一大类重要受体家族，迄今已鉴定有50余种，包括7个亚族。所有RTK 的N 端位于细胞外，是配体结合域，C 端位于胞内，具有酪氨酸激酶结构域，并具有自磷酸化位点。它的胞外配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括多种生长因子、胰岛素和胰岛素样生长因子等。RTK 主要功能是控制细胞生长、分化而不是调控细胞中间代谢；

Ephrin(Eph)受体亚族是一大类与膜结合配体相互作用的受体，人类中已鉴定出8个成员，主要功能是刺激血管发生、指导细胞和轴突迁移。

现在对RTK —Ras 信号通路已有较多的了解，特别是细胞如何克服Ras 活化所能维持的时间较短，不足以保障细胞增殖与分化所需持续性信号刺激的问题已获得较深入的认识。配体结合所诱发的RTK 的激活刺激受体的酪氨酸激酶活性，随后再刺激Ras —MAPK 磷酸化级联反应(phosphorylation cascade)途径和其他几种信号转导通路。

多种信号蛋白如Ras 、酪氨酸激酶Src 、蛋白激酶C 、蛋白激酶B 等都可激活不同的Raf ，其中Ras 蛋白激活Raf 是最具代表性的。Ras —MAPK 磷酸化级联反应的基本步骤如下：

(1)活化的Ras 蛋白与Raf 的N 端结构域结合并使其激活，Raf 是丝氨酸／苏氨酸(Ser／Thr) 蛋白激酶(又称MAPKKK) ，它使靶蛋白上的丝氨酸／苏氨酸残基磷酸化；丝氨酸／苏氨酸残基磷酸化的蛋白的代谢周转比酪氨酸残基磷酸化的蛋白慢，这有利于使短寿命的Ras —GTP 信号事件转变为长寿命的信号事件。

(2)活化的Raf 结合并磷酸化另一种蛋白激酶MAPKK ，使丝氨酸／苏氨酸残基磷酸化导致MAPKK 的活化。

(3)MAPKK是一种双重特异的蛋白激酶，它能磷酸化其唯一底物MAPK 的苏氨酸和酪氨酸残基使之激活。

(4)促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen—activatedprotein kinase，MAPK) 在该信号通路的蛋白激酶磷酸化级联反应中是一种特别重要的组分。活化的MAPK 进入细胞核，可使许多底物蛋白的丝氨酸／苏氨酸残基磷酸化，包括调节细胞周期和细胞分化的特异性蛋白表达的转录因子，从而修饰它们的活性。

综上所述，RTK ～Ras —MAPK 信号通路可概括为如下模式：配体一RTK —Ras —

Raf(MAPKKK)一MAPKK —MAPK 一进入细胞核一其他激酶或基因调控蛋白(转录因子) 的磷酸化修饰，对基因表达产生多种效应。

2.2.2 P13K-PKB(Akt)信号通路

P13K —PKB(Akt)信号通路始于RTK 和细胞因子受体的活化，产生磷酸化的氨酸残基，从而为募集P13K 向膜上转位提供锚定位点。

磷脂酰肌醇一3一激酶(P13K)最初是在多瘤病毒(polyoma，一种DNA 病毒) 研究中被鉴定的。迄今发现在人类基因组中P13K 家族有9种同源基因编码，P13K 既具有Ser ／Thr 激酶活性，又具有磷脂酰肌醇激酶的活性。P13K 由2个亚基组成：一个P110催化亚基；一个p85调节亚基，具有SH2结构域，可结合活化的RTK 和多种细胞因子受体胞内段磷酸酪氨酸残基，被募集到质膜，使其催化亚基靠近质膜内小叶的磷脂酰肌醇。在膜脂代谢中，具有磷脂酰肌醇激酶活性的P13K 催化PI 一4一P(PIP)生成PI-3，4一P 2(PIP2) ，催化PI 一4，5一P 2(PIP2) 生成PI-3，4，5一P 3(PIP3) 。这些与膜结合的Pl 一3-P 为多种信号转导蛋白提供了锚定位点，进而介导多种下游信号通路。因此，P13K 一蛋白激酶

B(proteinkinase B，PKB) 信号途径可视为细胞内另一条与磷脂酰肌醇有关的信号通路，也是RTK 介导衍生信号通路。

许多蛋白激酶都是通过与质膜上PI-3一P 锚定位点的结合而被激活的，然后这些激酶再影响细胞内许多靶蛋白的活性。PKB 是一种相对分子质量约为6．0 X 104的Ser ／Thr 蛋白激酶，与PKA 和PKC 均有很高的同源性，故又称为PKA 与PKC 的相关激酶(related to the Aand C kinase，RAC —PK) ，该激酶被证明是反转录病毒癌基因v —akt 的编码产物，故又称Akt 。丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶(PKB／Akt) 由480个氨基酸残基组成，是重要的信号转导分子，除中间激酶结构域外，其N 端还含有一个PH 结构域，能紧密结合PI 一3，4一P 2和PI 一3，4，5一P 3分子的3位磷酸基团。在静息状态下，2种磷脂酰肌醇组分均处于低水平，PKB 以非活性状态存在于细胞质基质中，在生长因子等激素刺激下，PI_3一P 水平升高，PKB 凭借PH 结构域与3位P 结合而转位到质膜上，同时PKB 被PH 结构域掩盖而抑制的催化位点活性得以释放。实际上，PKB 转位到细胞膜上对其部分活化是必须的也第一步；它的完全活化还需要另外2种Ser ／Thr 蛋白激酶，一个是PDKl 借助其PH 结构域转位到膜上并使PKB 活性位点上的关键苏氨酸残基磷酸化，另一个是PDK2(通常是mTOR) 磷酸化PKB 上丝氨酸残基，上述2个位点被磷酸化后，PKB 才完全活化。完全活化的PKB 从质膜上解离下来，进入细胞质基质和细胞核，进而磷酸化多种相应的靶蛋白，产生影响细胞行为的广泛效应，诸如促进细胞存活、改变细胞代谢、致使细胞骨架重组等。

2.2.3 TGF-p—Smad 信号通

尽管TGF 一声可以诱发复杂而多样的细胞反应，但TGF-fl 受体所介导的信号转导通路却又相对简单而且基本相同，即一旦受体与配体结合形成复合物后便被激活，那么受体的激酶活性就能在细胞质内直接磷酸化并激活特殊类型的转录因子Smad ，进入核内调节基因表达，故称“TGF-fl —Smad 信号通路”。

在TGF-fl —Smad 信号通路中，Smad 蛋白最初在线虫和果蝇发现，分别是Sma 和Mad ，而后在爪蟾、小鼠和人类中又发现其相关蛋白，故以Sma 和Mad 的缩写Smad 家族命名这类基因转录调控蛋白。现已知有三种Smad 转录因子起调控作用，包括受体调节的R —Smad(Smad2、Smad3) 、辅助性co-Smad(Smad4)和抑制性或颉颃性I —Smad(imp-f1)，三种Smad 在信号通路中分别发挥不同作用。R —Smad 是RI 受体激酶的直接作用底物，

含有MHl 和MH2两个结构域，中间为可弯曲的连接区。位于N 端的MHl 结构域含有特异性DNA 结合区，同时也包含核定位信号(NLS)序列；MH2结构域与活化受体结合、R —Smad 蛋白磷酸化以及R —Smad 蛋白分子的寡聚化有关，并具有潜在转录激活功能。当R —Smad 未被磷酸化而处于非活化状态时，NLS 被掩盖，此时MHl 和MH2结构域不能与DNA 或CO —Smad 相结合。当RI 受体被激活后，将R —Smad 近C 端的丝氨酸残基磷酸化并导致构象改变使NLS 暴露。

两个磷酸化的R —Smad 与CO —Smad 和imp-fl 结合形成大的细胞质复合物(其中imp-fl 与NLS 结合) ，并引导进入细胞核。在核内Ran —GTP 作用下imp-fl 与NLS 解离，Smad2／Smad4或Smad3／Smad4复合物再与其他核内转录因子(TFE3)结合，激活特定靶基因的转录。例如，经TGF-fl —Smad 信号通路激活的P15蛋白的表达，可在G 。期阻断细胞周期，从而抑制细胞增殖。又如，Smad2／Smad4或Smad3／Smad4复合物也可阻遏c —myc 基因的转录，从而减少许多受Myc 转录因子调控的促进细胞增殖基因的表达，对细胞增殖起负调控作用。因而TGF-fl 信号的缺失会导致细胞的异常增殖和癌变。现已发现，许多人类肿瘤或者含有TGF-fl 受体的失活突变，或者Smad 蛋白的突变，从而颉颃TGF-fl 引起的生长抑制。

在核内R —Smad 发生去磷酸化，结果R —Smad ／CO —Smad 复合物解离，然后从核内输出进入细胞质。由于Smad 持续的核一质穿梭，所以细胞核中活化的Smad 浓度可以很好地反映细胞表面活化的TGF 一∥受体的水平。

2.2.4 JAK—STAT 信号通路

JAK —STAT 信号通路的基本步骤如下：

(1)细胞因子与质膜受体特异性结合，引发受体构象改变并导致二聚化，形成同源二聚体。受体二聚化有助于各自结合的Jak 相互靠近，使彼此酪氨酸残基发生交叉磷酸化，从而激活Jak 的活性。

(2)活化的Jak 继而磷酸化受体胞内段酪氨酸残基，使活化受体上磷酸酪氨酸残基成为具有SH2结构域的STAT 或具有PTB 结构域的其他胞质蛋白的锚定位点。

(3)STAT通过SH2结构域与受体磷酸化的酪氨酸残基结合，继而STAT 的C 端酪氨酸残基被JAK 磷酸化。磷酸化的STAT 分子即从受体上解离下来。

(4)两个磷酸化的STAT 分子依靠各自的SH2结构域结合形成同源二聚体，从而暴露其核定位信号NLS 。二聚化的STAT 转位到细胞核内与特异基因的调控序列结合，调节相关基因的表达。

细胞因子受体与STAT 的结合具有特异选择性，这基于受体胞内段不同位点的磷酸酪氦酸残基结合不同的STAT 分子，例如，干扰素反受体识别STATl ，STAT2，而干扰素∥受体只识别STATl ，Epo 受体识别STAT5。不同的SL 町在不同的细胞内调节不同的基因转录。在红细胞分化与成熟过程中，Epo 激活STAT5继而诱导BcI-XL 活化，从而防止前体细胞的凋亡，这对红细胞分化与成熟至关重要。励D 尺基因敲除实验表明

在小鼠胚胎发育13 d时会因为缺少编码Epo 受体的功能基因导致小鼠因为不能产生正常红细胞而死亡。 细胞因子Epo 除通过JAK —STAT 通路调控基因转录外，还通过其他信号转导途径调控基因转录或改变胞内蛋白质活性。