信号以及细胞传递信号的主要“设备”[转]

 　　打信号（Signalling）是生物结间通消息的一种最基本,最原始和最重要的方式。比如，老虎沿着一个圈撒了一泡尿。这个圈所划定的范围就成为这只老虎的"领地"。别的老虎经过时，闻到这种味道就"识相"地悄悄离去，免遭麻烦。孙悟空用金箍棒在地上划了一个圈，让唐僧、八戒、沙僧和小龙马待在里面。妖怪来了，想抓走唐僧，却被这个圈发出的万道金光所逼退。又如，我国古代的烽火台，在外敌入侵时，狼烟四起，发出警报。交战双方下的战书，包括哀的美登书，都传递了作战的消息。写信、打电话、打手电。发暗示、对口令、对暗号、发SOS求救信号也是发消息，同情报的手段。美好的事情也要用信号来传达。如，蜜蜂告诉伙伴什么地方有美味的花粉时，就在伙伴们面前飞舞。以各种不同的优美舞姿指示食物的方向、方位、品种、数量和距离等等。鸟类在求偶时，相互欢快地仆翼，顶喙；蛇类在交欢时纠缠盘结的双蛇快步舞；昆虫的鸣叫等等。愉悦的信号还有下课的铃声、睡觉的号声、开饭的钟声、空调机的马达声等，当然，还有无线电的歌声，电视机的笑声等等。总之，生物的生命活动离不开信号。

　　生物的细胞每时每刻都在接触着来自细胞内或者细胞外的各种各样信号。有的信号激奋高昂，促进细胞增殖；有的信号谆谆劝诱，使细胞向一定的方向分化；有的信号如此迷惘，使得细胞误入歧途，无节制地分裂，"疯长"；有的信号哀徊低荡，让细胞心甘情愿地去死亡！ 

    虽然，我们身居闹市，经常在车辆的轰隆声和不绝耳的喇叭声、小贩的叫卖声、鸟叫蝉鸣、打击碰撞、潺潺流水、电话电视……中煎熬，但是，我们总能我自岿然不动地处变不惊，在这些杂乱无章的信号中找到自己需要的信号，作出正确的反应，安然地生活。即对有些信号置之不理，对有些信号听之任之，对有些信号一关了之，都有些信号则照此办理，作出反应。细胞也有一个接受、归纳、分析、筛选、放大、传达、处理和答复(响应)信号的过程与机制，使得细胞最终决定：是增殖分裂；是分化成熟；是变异追求一时的痛快，求己之生存而不顾其载体的死活，最后落个鸡飞蛋打，统统死光光；还是干干脆脆地自作了断，一死了之。

    可见，信号只是个诱因，生理反应是信号作用于细胞的最终结果。相同的信号作用于不同的细胞可以引发完全不同的生理反应；不同的信号作用于同一种细胞却可以引发出相同的生理反应。细胞的一切生命活动都与信号有关，信号是细胞一切活动的始作俑者。因此，对信号转导的研究非常重要，非常有用。无怪乎近几年你也打信号，我也打信号，他、她也打信号，信号转导研究成为一个发烫的热点。

　　第一节 信号以及细胞传递信号的主要“设备”
 
　　可以将细胞内的信号转导与电子计算机作比较。那些起着细胞内信号转导通路作用的分子可以视作为细胞内集成电路的分子转换器(开关)，它们放电时就与适当的信号接受器相连接。想象一下吧，尽管有些差异，电子计算机的操作过程与细胞内信号转导事件何其相似乃而！二者都有信息的定向流动；二者都有编纂过的语言，并通过它们将信息加以译释；二者又都有一套套的反应系统，通过这些反应就可以对它们所接受到的输入信号作出响应。当然，有生命的细胞比之电子计算机要高明得多。设想一下，在任何时刻，会有多少不同的细胞外刺激同时施加于细胞之上！它们驱动了多少细胞内信号转导通路！但是，在细胞内，所有这些信号通路都有严密的协调关系。显然，细胞内信号转导是一个有严密组织的，并且是高度网络的过程。

　　一、作用于细胞的信号
    生物细胞所接受的信号有多种多样，从这些信号的自然性质来说，可以分为物理信号、化学信号和生物学信号等几大类，它们包括光、热、紫外线、X-射线、离子、过氧化氢、不稳定的氧化还原化学物质、生长因子、分化因子、神经递质和激素等等。在这些信号中，最经常、最普遍、最广泛的信号应该说是化学信号。

    生物体内有各种各样的，能够调节机体功能的生理活性物质，它们大多是在细胞内合成，并分泌出细胞的物质。这些物质就可以作为化学信号在细胞间传递信息。这些化学信号大部分是水溶性的，它们可以很容易地在体内随血液或体液运送，但是不能通过细胞膜，需要与细胞膜上的特殊受体结合，在经过几毫秒或者几分钟后被内化而进入细胞；有的是脂溶性的，特别是激素，它们可以穿越细胞膜进入细胞内，也可以与特殊的载体蛋白，如清蛋白结合在一起通过血液运送到身体的各个部位，还可以通过受体的作用到达所要去的位点。因此，它们在几小时后还能起作用。这些化学信号及其信号转导方式可以分为三类。
 
　　1，内分泌系统的激素
    内分泌系统将来自环境的信号传达到生物体内的各种器官和细胞，在整体上起着综合调节生物体功能的作用。它产生的化学信号是激素。内分泌系统的细胞产生的激素释放到血液中，经过血流的运送到达靶细胞而发挥特别的作用。这样的传递方式叫内分泌作用。可见，这种方式有几个特点：A，低浓度——激素在血流中的浓度被稀释到只有10-8到10-10M。但是它依然能够起作用，而且低浓度对它们安全地发挥作用也是必须的；B，全身性——即激素随血流而扩散到全身，但是，只被有它的受体的细胞接纳和发挥作用；C，长时效——激素产生后经过漫长的运送过程才起作用；而且血流中微量的激素就足以维持长久的作用。

　　2，神经系统的神经递质
    在神经系统中，神经细胞与其靶细胞之间形成一个叫突触的有限结构。突触是神经细胞胞体的延伸部分，神经细胞产生的神经递质在突触的终端释放出来。突触后膜上有特殊的受体，突触前面的细胞也有受体，以调节神经递质的释放。可见，这种方式有作用时间短、作用距离短和神经递质浓度很高等特点。

　　3，生长因子和细胞因子等的旁分泌系统或者自分泌系统
    近年发现有一个介于上述二者之间的中间型方式，即某些细胞产生并分泌出细胞生命活动必需的生理活性物质，这些物质通过细胞外液的介导而作用于其产生细胞的邻近细胞。当这些物质作用于异种细胞时，叫旁分泌作用；作用于同种细胞时，叫自分泌作用。这样的信号分子起着局部的化学调节剂作用。

　　二 信号的归宿
    从各种信号刺激所导致的细胞行为变化来说，信号的分类以及信号的最终归宿是：（1）细胞代谢信号——它们使细胞摄人并代谢营养物质，提供细胞生命活动所需要的能量；（2）细胞分裂信号——它们使与DNA复制相关的基因表达，调节细胞周期，使细胞进入分裂和增殖阶段；（3）细胞分化信号——它们使细胞内的

遗传程序有选择地表达，从而使细胞最终不可逆地分化成为有特定功能的成熟细胞；（4）细胞功能信号——比如，使肌肉细胞收缩或者舒张，使细胞释放神经递质或化学介质等，使细胞能够进行正常的代谢活动，处于细胞骨架的形成等等；（5）细胞死亡信号——这是细胞一生中发出的最悲壮、最惨烈的信号。这类信号一旦发出，为了维护多细胞生物的整体利益，为了维护生物种系的最高利益，就在局部范围内和一定数量上发生细胞的利他性自杀死亡！

　　可以说，所有重要的生命现象都与细胞内信号转导有关。细胞随时都在接受如此多样的信号，它必需对这些信号进行汇集、分析、整理、归纳等工作，并且能够作出最有利于细胞生存和发展的反应，才使各个细胞或者多细胞生物能够与周围环境之间保持高度的和谐与统一，使各种生命现象得以绚烂地呈现，使生命过程得以完美地进行。而信号转导一旦失误，就会产生疾病，甚至危及生命！那么，信号转导究竟是怎样导致细胞，乃至生物体作出反应，引发它们的行为发生改变的呢？其中有没有更本质，更基本的共同规律呢？科学家对细胞内信号转导分子机制的专门研究总共只有12到15年的时间。最早，由于对病毒致癌的分子生物学机理加深理解，开始认识到细胞外的刺激会介导细胞内信号转导过程和引发细胞命运的深刻变化。而在近来，则由于研究者们共同努力地发现了许多参与信号转导的生物分子，阐明了这些分子的结构与功能关系，才对细胞内信号转导机制的认识前进了一大步。现在认为，说到底，细胞内信号转导的机制就是提供一种生物化学和分子生物学的分子生物学的分子机制，以支持和帮助细胞下决心对信号作出某些决定的过程，例如调节细胞分裂和调节细胞分化等等细胞的最终功能。而且，已经很明确地知道，细胞只有能够传递专一的信号，才能决定其发育的前景。所以，如果没有这些机制，细胞就会在复杂纷繁的外界刺激面前束手无策，无所适从；茫无头绪，不知所措；迟疑不定，一筹莫展；转辗徘徊，不知所终。

　　三、构成信号转导系统的要素
    构成信号转导系统的各种要素必须具有识别进入信号、对信号作出响应并发挥其生物学功能的作用，它们的任务象接力赛的传棒手更要多得多，即不仅仅是将棒接过来，传下去就完事，还需要具有识别、筛选、变换、集合、放大、传递、发散、调节信号的全套功能。这些功能不是仅靠个别蛋白质就能够完成的，需要有一个体系，由一些蛋白质协同地进行操作。这个细胞内的信号转导系统应当包含信号转导最必需的关键组分，它们有：（1）接受细胞外刺激并将它们转换成细胞内信号的成分；（2）有序地激活一个或者有限几个“唱主调”的信号转导通路，以译释细胞内的信号；（3）使细胞能够对信号产生响应，并作出功能上或发育上的决定（如基因转录，DNA复制和能量代谢等）的有效方法；（4）将细胞一生所作出的所有决定加以联网的方法，这样，细胞才能对在任何特定时刻作用于它的、种类繁多的信号作出协同响应。下面简要叙述其中最重要的某些要素。

　　(一) 受体
    受体无疑是这个系统中最重要的一员，细胞是通过它表面的相应受体接受来自其外界环境的细胞因子和生长因子信号的。正是它，首先识别和接受外来信号，启动了整个信号转导过程。

　　1、膜受体     
    这类受体存在于细胞膜上，通常由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的跨膜域和起传递信号作用的细胞内域三部分构成。这些受体通常是跨膜的蛋白质；然而，也有一些可以是通过聚糖磷脂酰肌醇(GPI)键挂在细胞膜上的，例如睫状神经营养因子(CNTF)的受体。其主要种类有5种。

　　(1) 本身具有酪氨酸激酶活性的受体酪氨酸激酶(RTK)家族，在与配体结合后会发生寡聚作用，并据以调节激酶活性的受体。属于这一类的有多肽型的生长因子受体，如EGF，PDGF，CSF等。这类都是一次跨膜的受体。只由一条肽链组成。但是，胰岛素和胰岛素样的生长因子－1(IGF-I)的受体却有a 和 b 两种亚基，并由各两条亚基组成四聚体型受体。其中，b亚基具有酪氨酸激酶活性。而IGF-II和NGF的受体虽然也由一条一次跨膜的肽链组成，却没有这个激酶活性；

　　(2) 本身没有酪氨酸激酶活性，但是通常与某些细胞内的酪氨酸激酶结合在一起，或者在与配体结合后能够罗致细胞内的酪氨酸激酶，从而启动细胞内信号转导的受体。它们主要是细胞因子的受体，也是一次跨膜型受体。与配体相互作用后也会发生二聚作用；

　　(3) 能够激活G蛋白（一种与鸟苷三磷酸结合的膜蛋白质），能够在细胞内产生第二信使并据以改变其他酶活性的受体。这是一类七跨膜型的受体。已经知道的第二信使有cAMP，Ca++，IP3（肌醇1，4，5-三磷酸），DAG（二酯酰甘油）等。改变第二信使的含量的化学信号可以分为促进cAMP生成，抑制cAMP生成和与Ca++，IP3，DG有关的三类。在视网膜的杆状细胞中视紫质接受光，以cGMP作为第二信使(见下面)。G蛋白介导的信号转导反应是一种慢速的过程，经历时间长，但是敏感性高，灵活性大，花样更多；

　　(4) 由几个具有2，4或5个跨膜域的亚基集合而成的，形成离子通道的受体。它们与信号结合后就可以对离子的流入或流出细胞进行调节。骨骼肌上的烟碱型乙酰胆碱受体是它们的代表，它形成钠离子通道。腺苷酸受体则有两类，一类是七跨膜型的，另一类是二跨膜、离子通道型的。离子通道型受体介导的信号转导反应是一种快速的反应，配体与受体结合，就打开了通道，如同闸门被打开一样，离子就通过细胞膜而流动；

　　(5)由功能不同的几个多肽链集合形成的受体。大多数受体是这样的，包括淋巴细胞活素受体和T淋巴细胞的T细胞抗原受体。它与具有G蛋白功能的蛋白质可能会有相互作用；
 
　　2、细胞内受体     
    与上述几种膜受体不同，甾体激素等的受体是细胞内受体，它或者在细胞质中，或者在细胞核中。如上所述，甾体类物质是脂溶性的，它们能够通过细胞膜，直接进入细胞内；也可以借助于某些载体蛋白，进入细胞内。在细胞内，它们与相关受体结合，并直接作用于靶分子。

　　(二) 蛋白质激酶
    蛋白质激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 g磷酸基转移到它们的底物上特定氨基酸残基上去。依据这些氨基酸残基的特异性，将这些激酶分为4类。其中主要的两类是蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶(STK),和蛋白质酪氨酸激酶(PTK)。这两类酶的蛋白质激酶结构域的大小约为250-300个氨基酸残基。

二者的催化域在进化上是密切相关的，并认为它们有共同的祖先。因此，它们的催化域的氨基酸残基序列在很大程度上也是一致的。更重要的是，这些序列表现为一组组高度保守的，甚至是完全保守的氨基酸模体，这些模体却嵌埋在氨基酸残基序列保守性很差的区域之内。一共有11种这类高度保守的短氨基酸残基序列模体。它们都以罗马数字命名，从最N-端的I开始,到最C-端的XI。对这些酶的结晶进行X-射线结构分析，发现这些模体对这些蛋白质激酶催化结构域的磷酸转移酶活性十分重要。据以为，亚域I,II和VII在结合ATP中起重要作用；而亚域VIII则在识别肽底物中起主要作用。对酪氨酸激酶家族来说，在亚域VIII中，紧靠关键模体上游的氨基酸残基有十分有趣的差异，它们是-KWTAPE-或 -KWMAPE-，看来这些序列造成了激酶家族的这个分支的底物专一性。

　　1、蛋白质酪氨酸激酶     
    蛋白质酪氨酸激酶亚组是蛋白质激酶家族中一个最重要的蛋白质家族，它们至少有10个结构变种。把它们归为一个亚组依据的是它们的激酶结构域的特异性，而正是这些结构域使它们能够识别专一底物中的酪氨酸残基。这个功能域强大的生理催化活性可以满足范围很广的生理要求，包括转导细胞外的生长和分化刺激，和细胞对胞内氧化还原势的响应等等功能。这个家族的成员都由传递感觉的、起调节作用的和起效应作用的三种结构域组成。这类激酶又可以分为两种。

　　(1)生长因子受体PTK（受体型酪氨酸激酶或RTK）——是这个家族中被了解最多的一个结构变种。这些信号转导分子的结构有利于信息从细胞外单向地流入细胞内。这个过程有配体－受体的专一性。哺乳动物基因组中有70个PTK家族成员(而STK的有200个)，由于在属于其他后生生物门的生物中也发现PTK,使得其家族成员猛增到接近100个。这也明确地表明，这类蛋白质在导致细胞分化和发育的细胞内信号转导过程中起着十分重要的作用。
　　作为一般的规律，RTK的胞内域都有一个或者几个专一的酪氨酸残基，它们在配体与RTK胞外域结合时被磷酸化了。这些酪氨酸残基通常位于PTK域的C-末端和蛋白质分子的C-端末尾之间的区域内。有几类PTK还有额外的蛋白质结构域，它们插在两个PTK域之间。这种排列方式已经成为一个常见的特色，许多底物的酪氨酸残基就位于这个结构域。有这种排列方式的最好例子就是血小板来源的生长因子受体(PDGF-R)家族。被广泛接受的看法是这些酪氨酸自身磷酸化位点是在与SH2域结合的位点之中。因此，PDGF受体的自身磷酸化位点就是它与磷脂酶C-g1,GTRase 激活蛋白(GAP),PI3’-激酶和SRC酪氨酸激酶等的SH2域结合的位点。而位于PI3’激酶p85亚基的SH2域可以识别EGF-R,CSF1-R和c-kit上面的磷酸酪氨酸。这些受体将各种激酶招致身边是配体与受体相互作用后发生的第一波信号转导分子集聚，此后，第二波，第三波...的信号转导分子集聚将更深入地进行，直至信号转导的完成。

　　(2)、非受体型的蛋白质酪氨酸激酶——非受体型的蛋白质酪氨酸激有9个亚族：SRC 、Tec 、Csk 、Fes 、Abl、Syk /ZAP-70、Fak和JAK。每一个结构变种看来都是特别设计的，以在细胞内特殊的代谢过程中起作用。虽然在大多数情况下并不清楚它们每个成员的确切作用，但是，它们都有特别保守的结构域，例如SH2和SH3同源域等，这些结构域可能在信号转导中起重要作用。

　　(3)SH2域——SH2域是酪氨酸激酶的特殊的功能域。SH2指与SRC同源的2域，是无催化功能的蛋白质组件，其大小约100个氨基酸残基。开始它作为一种保守域在许多胞浆的PTK，包括病毒癌基因v-fps/fes和v-src中发现。虽然它们看来不具有内在的催化活性，但是，很快就发现这个亚域在信号转导过程中是非常重要的，因为在被激活的、癌基因来源的PTK的下游分子中都有这个结构域！在正常情况下，Fujinami肉瘤病毒编码的转化蛋白p130gag-/fps可以将细胞转化为癌细胞，但是，如果这个蛋白质的SH2域发生突变，其转化细胞的能力就被抑制。因此,PTK的信号转导既需要有功能的、活化的PTK域，又需要有功能的SH2域。SH2域的功能是专一地结合含有磷酸酪氨酸残基的模体。因此，SH2域与存在于各种各样的细胞内信号转导蛋白上的磷酸酪氨酸残基结合。这种结合有很高的亲和力；还有很大程度的序列专一性，即总是结合在紧挨着蛋白质的N-末端和紧挨着C-末端的磷酸酪氨酸。如果一个特殊的细胞外信号要能够产生适当的生理反应的话，那么，细胞内信号转导必须有专一性和有选择性地加以协调。SH2域与磷酸酪氨酸的结合就这样地高亲和力和很专一的。这种专一性来自于SH2域对磷酸酪氨酸残基周围的氨基酸的识别，尤其是磷酸酪氨酸残基C-端的4个氨基酸内的氨基酸残基对底物的专一性特别重要。还需要指出的是，含有SH2域的不同的分子可以结合在同一个受体的不同位点上；而同一个含SH2域的分子可以因为响应各种不同的生长因子或者细胞因子而被激活。因此，只要更换数量有限的信号转导分子就可以实现范围很广的细胞响应，每个响应都是为特定的刺激因子“量身定制”的，也是为对这种刺激发生响应的细胞类型“定做”的。

    总而言之，PTK域/SH2域组合对于真核细胞中信号转导专一性的产生是至关重要的。看来，这种专一性以两种方式产生：第一是PTK域选择磷酸酪氨酸底物，第二是SH2域选择性地结合特殊的磷酸酪氨酸残基。这种双重标准的选择专一性就在细胞外配体与受体结合时激活了专一的信号转导途径。

　　2、丝氨酸/苏氨酸磷酸化激酶     
    除了蛋白质酪氨酸激酶外，在信号转导中起着重要作用的是丝氨酸/苏氨酸磷酸化激酶。它也有许多种类。最常见的如Raf-1，是已知的许多激活MAPKK的细胞激酶之一，在细胞对刺激产生增殖响应的ras信号转导通路中起着关键作用。被激活的ras(即Ras-GTP)就结合在Raf-1的N-末端域上。在与Ras-GTP结合并且其酪氨酸被磷酸化后，Raf-1就激活MAPKK。例如，在IL-2刺激下，Raf-1的酪氨酸被激活的SRC激酶(pp60SRC)磷酸化。这个磷酸化作用对于Raf-1与Ras-GTP结合，并激活激酶MAPKK是绝对必须的。许多因子都可以充分地激活Raf-1，例如，蛋白激酶C(PKC)，ras-GTP和被激活的SRC激酶。然而，这些因子并不总是导致同样的最终结果，相反地，常常产生各种各样不同的响应。比如，PKC将Raf-1磷酸化，随后用佛波酯处理，尽管这使得Raf-1的自身磷酸化增加了，但是，MAPKK没有激活。而一旦MAPKK被Raf-1激活，它就会把目标瞄准MAP激酶的异构体。这些

胞浆丝氨酸/苏氨酸MAP激酶的异构体，即Erk-1和Erk-2被激活和向细胞核转移是信号转导通路上游ras激活的最终结果。如上所述，Raf-1激活了MAPKK，后者则将MAPK的苏氨酸和酪氨酸磷酸化而将它激活。然后，MAPK磷酸化，并激活细胞核的转录因子，包括c-Myc、c-Jun、c-Fos、核因子-IL-6(NF-IL-6)、细胞质磷脂酶A2(cPLA2)、EGF-R和蛋白质激酶——如c-Raf-1、MAPKK和p90rsk(蛋白磷酸酯酶-1，PP-1的糖原结合亚基)。这样的信号转导通路是将各种各样的信号转导事件分割成一个个独立部分的例子，正是通过这些活动，激活了的激酶才能转位到各个分割的空间，转录因子才得以驻留在细胞核内。

　　3、其他激酶     
    还有一些激酶，虽然不能在整个信号转导通路起核心作用，但是，它们在第二信使的生成等方面是必不可少的，因此，也是信号转导通路不可缺少的成分。它们的代表有磷脂酰肌醇-3激酶(PI3-K)。PI3-K是一个由催化亚基(p110)和连接亚基(p85)组成的酶，它将磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇-4-磷酸〔PI(4)P〕或磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸〔PI(4,5)P2〕上的D-3位点磷酸化,分别产生PI(3)P、PI(3,4)P2和PI(3,4,5)P3。p85亚基的氨基端有一个SH3域，在中间有功能未知的Rho-GAP同源域，还有两个C端的SH2域。已经知道，PDGF-R上的“激酶插入片段”，即磷酸酪氨酸残基Tyr740和751是与PI3-K的SH2域有高亲和力的结合位点。此外，还有一些其他的与p85亚基的SH2域结合的磷酸酪氨酸位点，如在激活的IRS-1上，与TCR结合的CD28上和CSF1-R上都有这种位点。连接亚基p85上面的SH2域与被激活的受体结合，然后，它才能通过SH3域将p110催化亚基招致身旁。PI3-K的细胞功能可能是它参与有丝分裂信号的转导。激活的PDGF-R能够与PI3-K稳定结合，结果使得丝氨酸/苏氨酸激酶——p70S6K被激活。后者是血清诱导的新蛋白质合成，c-Fos的诱导合成和细胞周期进入S期所必须的。

　　磷脂酶Cγ的异构体——PLCγ是一种蛋白质。它的783位酪氨酸被磷酸化后，就能够将PI(4,5)P2裂解为肌醇三磷酸(IP3)和二脂酰甘油(DAG)。所以，它的作用与PI3-K正好相反。但是，IP3和DAG也是非常重要的第二信使。它们分别介导钙离子从其细胞库中释放和激活蛋白激酶C（PKC）。前者看来不是有丝分裂响应所必须的，因此PKC的激活才导致有丝分裂。比如，有很强的致肿瘤作用的佛波酯就能激活PKC。此外，被DAG激活的PKC异构体的过量产生就会导致细胞生长失去调控和细胞转化。

    PLCγ1有两个SH2域，它们与活化的EGF-R的C-末端的992位磷酸酪氨酸相互作用，还和EGF-R上面的766位磷酸酪氨酸相互作用。C-末端的SH2还能够结合相当于PDGF-R上面1021位酪氨酸的磷酸肽。还有一些其他激酶将在相关部分加以介绍。

　　4、连接蛋白     
　　连接蛋白在信号转导通路起着重要的桥梁作用，它们把被配体激活的受体与其下游的信号转导分子相连接，沟通整条信号转导通路。比如，GRb2/Sos复合物。GRB2是一个连接蛋白，它有一个SH2域，其侧面是两个SH3域。它与EGF-R ,胰岛素受体(IR),胰岛素受体底物-1(IRS-1)信号分子等等的磷酸酪氨酸残基结合。在EGF刺激之下，GRB2通过它的SH2域EGF-R结合，然后，又通过它的SH3域与核苷酸交换因子Sos结合。这样，Sos/GRB2复合物由于与膜结合的ras鸟苷三磷酸酯酶(GTPase)相互作用而被招至质膜。由于Sos固有的活性在EGF刺激后并没有增加，看来这个转位过程对Sos的激活是必要的。接着，Sos可以催化ras上面的GDP与GTP的交换，从而激活了ras。最终导致细胞的增殖。还有ras-GTPase。它是一个对酪氨酸激酶与丝氨酸/苏氨酸激酶之间的信号转导通路极其重要的分子转换器，这些通路导致细胞分化或者增殖。许多人类的肿瘤有被激活的ras癌基因就充分地说明了ras是细胞分化或者增殖的强力调节者。微量注射能够中和ras的抗体就可以阻断酪氨酸激酶与ras-GTPase之间的联系。但是，它只能阻断酪氨酸激酶类癌基因造成的细胞转化，而不能阻断丝氨酸/苏氨酸激酶类癌基因造成的细胞转化。看来，ras- GTPase的主要功能是控制MAPK级联反应。

　　(三) 将信号转变和放大的G蛋白
    配体与受体结合后，需要通过一类叫做传达器或者转换器的调节蛋白的介导才进一步激活过程。起着转换器作用的蛋白质是与GTP结合的蛋白质(G蛋白)。

　　1、G蛋白的分类
    生物体内的G蛋白有三类：(1) 由a ，b 和 g 亚基各一个组成的异源三聚体。a亚基有与鸟苷酸结合的活性，还有弱的GTP水解酶活性，它决定着G蛋白的个性，属于这个群体的G蛋白有10种以上。而b 和 g亚基则由各种G蛋白所共用。它们作为复合物而存在，看来，没有它们，α亚基不能被激活。也可能通过它们将α亚基固定在细胞质膜上，这就提高了α亚基的局部浓度，有利于G蛋白与受体结合；(2)有些分子量在2万左右的单一多肽，它们也有分解GTP的活性，看来它们是低分子量的G蛋白。包括癌基因ras的产物在内的不下于15种蛋白质属于这种G蛋白类，估计它们有丰富多采的作用。(3)蛋白质合成系统必需的因子，决定蛋白质分泌路径和分泌方向的因子。与信号转导有关的主要是(1)和(2)类。

　　2、G蛋白的作用机制
    G蛋白有两种构象：与GTP结合时的激活态和GDP结合时的钝化态。通常情况下，绝大多数G蛋白是与GDP结合的钝化型。与GDP结合的G蛋白能与各种各样的受体相互作用，这种相互作用增加了受体与配体的结合亲和力。一旦受体与配体结合，受体被激活，a 亚基就与b 和 g 亚基分离，同时离开受体。由于解离下来的a 亚基与GDP的结合亲和力下降，GDP就能够与游离在细胞内的GTP发生交换，产生与GTP结合的激活型的G蛋白。被激活的G蛋白就与效应蛋白相互作用，改变了第二信使的浓度，从而发生信号转导响应。如此这般，配体与受体短短几毫秒时间的接触可以延长为几十秒，乃至更厂时间的反应，使输入的信号可以被大大地放大。

　　3、与G蛋白相互作用的效应蛋

白
    G蛋白的α亚基有许多种，它们分别与不同的效应蛋白相互作用，调节它们的生物活性。Gs激活腺苷酸环化酶（AC），起着提高cAMP浓度的作用。Gi则抑制腺苷酸环化酶活性，降低cAMP含量。有一种叫做Gt的，在视网膜杆状细胞的视紫红质接受光时，起着激活cGMP环化酶的作用。Gp激活磷脂酶C，与IP3和DAG的产生有关。此外，离子通道，PLA2（它被水解后产生花生四烯酸，而这个酸又是前列腺素、血栓恶烷和白三烯的前体，是神经元突触前的介质）和各种转运蛋白（如葡萄糖转运蛋白、镁转运蛋白和钠/质子交换蛋白）等等都受G蛋白的调节。

　　(四) 细胞内的第二信使
    第二信使是指受体被激活后在细胞内产生的介导信号转导通路的活性物质。已经发现的第二信使有许多种，其最重要的有：

　　1 cAMP    cAMP是最早确定的第二信使，在1958年被E WSutherland发现，与糖原的生理作用有关。它是细胞膜的腺苷酸环化酶作用ATP后的产物。可以被细胞内的cAMP磷酸二酯酶水解生成5’-AMP。通常cAMP的细胞内浓度为10-6M以下。它的作用是激活依赖cAMP的蛋白质磷酸化酶(PKA)。

    组成PKA的有催化亚基(C亚基)和调节亚基(R亚基)两种亚基。通常它以两个C亚基和两个R亚基形成四聚体方式存在。这样的全酶是没有活性的。当每个R亚基与2个cAMP结合后，2个具有激酶活性的C亚基就作为单体解离出来。这样的C亚基可以将许多底物的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。据认为，在所有的真核细胞中都有PKA，而且C亚基的底物看来也不象有种属和细胞专一性。那么，各种细胞特有的cAMP作用是如何实现的呢？这就成为一个难解的谜。现在对此有两点可能的解：（1）PKA有I型和II型两种异构体，它们的差别在于R亚基有所不同。因为各种各样的R亚基存在于细胞内的不同局部区域，所以解离下来的C亚基就能够使不同的底物被磷酸化；（2）针对造成cAMP浓度变化的刺激，细胞会作出何种应答反应，看来取决于PKA的底物。即，各种细胞内预先存在有种类和数量各不相同的PKA底物，这样，在不同情况下，cAMP的作用有所不同，使得底物下游的各条信号转导通路也不同。

    此外还发现，在细胞内cAMP浓度上升时，既会发生细胞增殖停止的情况(主要见于纤维母细胞和造血细胞)，也会发生促进细胞增殖的情况(主要见于上皮细胞和内皮系统的细胞)，可见，情况是很复杂的。

　　2、钙离子  在处于静止期的细胞内，游离钙离子的浓度是10－8～10－7 M，保持在很低水平。而细胞外的钙离子浓度是10－3 M。这样，在细胞内外钙离子浓度存在有104～105倍的梯度。在信号刺激后，细胞内游离钙离子的浓度上升到10－6 M的水平。造成这种上升的原因是细胞内储存的钙离子被释放，以及细胞外的钙离子流入细胞。只有在细胞膜上的钙通道被打开，或者细胞被激活时，细胞内的钙离子浓度才会瞬时上升。

    细胞内的钙离子必须与蛋白质结合才能发挥作用。细胞内有各种各样的能够与钙离子结合的蛋白质，1953年垣内在大部分的非肌肉细胞中发现的钙调蛋白被认为是与钙离子相互作用的主要蛋白质。每一个分子的钙调蛋白可以结合4个钙离子。一旦二者结合，就引起钙调蛋白构象的改变，从而影响钙调蛋白的功能。

    钙调蛋白是如何起作用的呢？原来，钙调蛋白的结合蛋白有2类。一个是酶，被钙离子－钙调蛋白复合物激活的酶以依赖钙调蛋白的蛋白质磷酸化酶II(激酶II)和肌球蛋白轻链激酶为代表。另一个是和细胞骨架相关的蛋白质，它们有MAP2和作为 t 因子与微小管结合的调节蛋白，它们在被激酶II活化后，就与钙离子－钙调蛋白复合物直接结合，于是微小管就与肌动蛋白纤维解离。可见，这些蛋白质与细胞骨架的形成与功能有关。说明信号转导可以调节细胞的结构。

　　3、磷脂质代谢    
    1953年Hokin夫妇在鸽子胰脏切片中发现，用乙酰胆碱刺激可以促进32P参入磷脂质，说明对化学信号的应答与构成细胞膜成分的磷脂质的代谢有关。以后知道，这些磷脂质是占细胞膜磷脂质不到5％的微量成分，即肌醇磷脂质。于是，把这种响应叫做磷脂酰肌醇(PI)应答(PI应答)。1975年Michell发现细胞应答刺激时都有细胞内游离钙离子浓度上升的现象，于是产生由于PI分解使钙离子由细胞外流入细胞内的见解。

    肌醇磷脂主要有三类：磷酸肌醇(PI)，磷酸肌醇－4－磷酸(PIP)和磷酸肌醇-4，5－二磷酸(PIP2)。PIP，PIP2占全部磷脂质的1％不到。通过它们的代谢，在细胞膜附近的信号转导系统中起着重要作用。在接受化学信号后，磷脂酶C(PLC)激活，将PIP2水解，生成二酰甘油(DAG)和肌醇－1，4，5－三磷酸(IP3)。IP3与钙通道上的受体结合，将钙离子储存库中的钙离子释放到细胞质。IP2进一步代谢为IP4(肌醇－1，3，4，5－四磷酸)，它作用于细胞膜，引起细胞外的钙离子流入细胞内，使得钙库中的钙离子浓度维持高水平。
 
    此外，1979年西冢发现PIP2分解产物之一的DAG可以激活依赖钙离子和/或磷脂质的蛋白质磷酸化酶(C激酶，PKC)。C激酶在微量的钙离子介导下，与细胞膜的磷脂酰丝氨酸(PS)结合，形成钙离子－PS－酶三元复合物。DAG结合在这个复合物上就明显地增加了PKC的活性。所以，DAG，cAMP和钙离子三者连续地作为的第二信使而起作用。最近，提出一个在细胞应答时必需维持一定量DG的机制。并提出磷脂酶D作用于磷脂酰胆碱(PC)，生成磷脂酸(PA)的反应通路。作为第二信使的DAG的主要功能是激活PKC，此外，它还被脂酶分解为花生四烯酸(前列腺素，凝血烷等的前体)而游离出来，还可以引起PI专一的磷脂酶C，磷脂酶A2活化，和降低细胞膜流动性等。

    PKC至少有7种，而且被PKC磷酸化的底物有细胞膜受体，细胞骨架蛋白，酶，核蛋白质等等。进一步，还发现了强力的致癌剂，如TPA等的受体。说明PKC在调节细胞增殖中起着重要作用。

    综上所述， cAMP，钙离子和AG等细胞内的第二信使可以激活各种各样，专一的蛋

白质磷酸化酶。它们有的将功能的蛋白质的丝氨酸和和苏氨酸残基磷酸化，有的将底物磷酸化。它们在信号转导通路中起的作用都值得研究。

    归纳上面所说的，担负信号转导功能的信号转导系统可以一般化地概括为四个组分：检测器——信号的接受和检出，这是受体的主要任务；效应器——使信号产生最终的效果，比如腺苷酸环化酶或磷脂酶C等可以起到这种作用；转换器——控制着信号的时间和空间。比如G蛋白，它决定了GTP水解的速度，还决定了效应物的被激活时间。其结果不仅使输入的信号被大大地放大了，也起到信号计时器的作用；调谐器——它修饰信号转导通路的成员，如磷酸化；协调多条信号转导通路的相互关系，也是在配体存在的情况下使信号转导通路保持连续畅通的要素。