细胞信号转导

细胞信号转导（Signal Transduction）是细胞将胞外信号（如激素、神经递质、生长因子）转换为胞内生化反应，进而引发生理效应（如基因表达、细胞分裂、代谢改变）的复杂过程。这一过程构成了多细胞生物体内通讯的分子基础。其核心逻辑通常遵循“配体-受体-第二信使-效应蛋白”的级联放大模式。信号转导网络的失调是 癌症、糖尿病 和自身免疫病等重大疾病的主要病理基础，也是现代 靶向治疗 的核心靶点。

细胞信号转导

Signal Transduction (点击展开)

[Image of cell signaling pathway diagram]

生命的分子语言

基本属性
英文名称	Signal Transduction
所属学科	细胞生物学
核心机制	级联放大 (Cascade)
关键开关	磷酸化 / 去磷酸化
主要受体家族
七跨膜	G蛋白偶联受体 (GPCR)
酶联受体	酪氨酸激酶受体 (RTK)
通道型	离子通道
胞内中介	第二信使 (cAMP, Ca²⁺)

核心流程：生命的三部曲

尽管信号通路种类繁多，但其基本逻辑通常遵循三个阶段：

• 1. 接收 (Reception)： 信号分子（配体）与细胞膜上或细胞内的特定 受体 结合。这就像“钥匙插进锁里”，具有高度特异性。
• 2. 转导 (Transduction)： 受体构象改变，激活胞内一系列分子。这一步通常涉及 级联反应 (Cascade)，通过 第二信使 的生成，将微弱的胞外信号放大数千倍。
• 3. 响应 (Response)： 细胞执行最终指令。这可能是细胞质中的快速反应（如代谢酶活性的改变），也可能是细胞核内的慢速反应（通过 转录因子 开启或关闭 基因表达）。

受体家族：信号的门户

细胞表面的受体主要分为三大类，它们决定了信号转导的初始路径：

受体类型	机制与特点
G蛋白偶联受体 (GPCRs)	最大家族。7次跨膜蛋白。通过结合 G蛋白 (GTP结合蛋白) 启动信号。约 40% 的现代药物（如抗组胺药、β受体阻滞剂）靶向此类受体。
酶联受体 (如 RTKs)	受体本身具有酶活性（通常是激酶）。二聚化后发生 自磷酸化，激活 Ras/MAPK通路 或 PI3K/Akt通路。主要调节细胞生长和分裂（如胰岛素受体、EGFR）。
离子通道偶联受体	配体结合后通道开放，离子（如 Na⁺, Ca²⁺）涌入，改变膜电位。主要负责神经系统中的快速突触传递。

分子开关：磷酸化与第二信使

信号在胞内传递主要依赖两种机制：

• 磷酸化开关： 由 蛋白激酶 (Kinase) 添加磷酸基团（开启信号），由 蛋白磷酸酶 (Phosphatase) 移除磷酸基团（关闭信号）。人类基因组中约有 2% 编码激酶，它们是细胞的“微处理器”。
• 第二信使 (Second Messengers)： 小分子物质，负责在胞内扩散并放大信号。
  • 环磷酸腺苷 (cAMP)： 激活 PKA。
  • 钙离子 (Ca²⁺)： 几乎参与所有细胞活动。
  • 三磷酸肌醇 (IP3) & 二酰甘油 (DAG)： 负责从内质网释放钙。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Alberts B, et al. (2015). Molecular Biology of the Cell (6th Ed). Garland Science.
[点评]：被誉为“细胞生物学圣经”，其第 15 章对细胞通讯进行了最系统、最权威的阐述。

[2] Sutherland EW. (1971). Studies on the mechanism of hormone action. Science.
[点评]：诺贝尔奖演讲论文。Sutherland 因发现 cAMP 及其在激素作用中的机制，确立了“第二信使”学说。

[3] Hanahan D, Weinberg RA. (2011). Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell.
[点评]：揭示了癌症的本质往往是特定信号通路（如 MAPK, PI3K）的持续性异常激活。

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