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。
(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)。 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,G蛋白就从与GDP结合的钝化型转为与GTP结合的激活型。被激活的G蛋白与效应蛋白相互作用,改变第二信使的浓度,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。
(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。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。已经发现的第二信使有许多种,其最重要的有: cAMP,钙离子和AG等。。
1 cAMP
cAMP是最早确定的第二信使,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。
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,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。
3 磷脂酰肌醇(PI)应答(PI应答)
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。
总之,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。
