信号转导途径的主要特点

第五节　信号转导途径的主要特点

一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化

蛋白质的磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号分子可逆地激活的共同机制。例如，cAMP激活PKA、IP³通过提高细胞内Ca²⁺的浓度与CaM一起激活Ca²⁺-CaM依赖性蛋白激酶、DAG激活PKC，所有这些蛋白激酶的激活使底物蛋白磷酸化，产生各种生物学变化，包括基因表达的调节。

二、信号转导过程中的级联式反应

细胞内蛋白质的磷酸化和去磷酸化可以引起级联(cascade)反应，即催化某一步反应的蛋白质由上一步反应的产物激活或抑制。这种级联效应对细胞至少有两方面好处:①一系列酶促反应仅通过单一种类的化学分子便可以进行调节;②使信号得到逐渐放大。例如，血中仅需10^-10mol/L肾上腺素，便可刺激肝糖原和肌糖原分解产生葡萄糖，使血糖升高50％;如此微量的激素可以通过信号转导促使细胞生成10^-6mol/L的cAMP，信号被放大了10000倍(图5-11)。此后经过3步酶促反应，信号又可放大10000倍。

图5-11　信号转导的级联效应

三、信号转导途径的通用性与特异性

信号转导途径的通用性，是指同一条信号转导途径可在细胞的多种功能效应中发挥作用，如cAMP途径不仅可介导胞外信号对细胞的生长、分化产生效应，也可在物质代谢的调节、神经递质的释放等方面起作用，使得信号转导途径呈现出保守、经济的特点，这是生物进化的结果。信号转导途径的特异性则是介导信号对细胞功能精细调节的必要条件，其产生的基础是受体的特异性。与信号转导相关的蛋白质，如G蛋白家族成员及各种类型的蛋白激酶，它们在结构及分布等方面的多样性及作用发生的时间，对于信号转导途径特异性的形成均有一定的影响。

四、胞内信号转导途径的相互交叉

由于参与信号转导的分子大多数都有复杂的异构体和同工酶，它们对上游激活条件的要求各有不同，而对于其下游底物分子的识别也有差别，使整个信号转导途径之间可相互交叉及影响，形成复杂的信号网络。事实上，每一种受体被活化后通常导致多种第二信使的生成;另一方面，不同种类的受体也可以刺激或抑制产生同一种第二信使，包括Ca²⁺、DAG和IP³等。