第二信使

第二信使是细胞内的小分子和离子，它们能快速扩散，其浓度随受体激活而变化，并将细胞表面接收到的信号传递、放大和分配给细胞内靶点。经典的例子包括环磷酸腺苷、环磷酸鸟苷、肌醇1,4,5-三磷酸、二酰甘油和钙离子。

Definition

第二信使是一种非蛋白质的细胞内信号分子或离子，在细胞表面受体激活后迅速产生或释放，并通过结合和调节下游效应蛋白来传播信号。

Scope

本主题涵盖主要的第二信使系统、生成和降解它们的酶、它们的下游效应器，以及它们放大和塑造信号的方式。它被视为信号转导机制中的一个生物化学和分子主题。

Core questions

• 第二信使是如何生成和降解的，以使信号既快速又可逆？
• 单个第二信使如何产生许多不同的下游效应？
• 细胞如何限制第二信使信号在空间和时间上的作用？

Key concepts

• 环磷酸腺苷 (cAMP)
• 肌醇1,4,5-三磷酸 (IP3)
• 二酰甘油 (DAG)
• 钙离子作为信使
• 腺苷酸环化酶和磷酸二酯酶
• 信号放大
• 效应蛋白 (PKA, PKC)

Mechanisms

激活的受体刺激产生第二信使的酶：例如，腺苷酸环化酶将ATP转化为环磷酸腺苷，而磷脂酶C裂解膜磷脂以释放肌醇三磷酸和二酰甘油。这些信使结合效应器，如蛋白激酶A（由环磷酸腺苷激活）或蛋白激酶C（由二酰甘油和钙激活），而肌醇三磷酸则触发细胞内钙储存的钙释放。由于一个激活的酶能产生许多信使分子，并且每个效应器可以作用于许多底物，因此该系统放大了原始信号。磷酸二酯酶等特异性酶降解环状核苷酸，确保反应是瞬时且可逆的。环磷酸腺苷通过蛋白激酶A的作用，也能到达细胞核以调节基因转录。

Clinical relevance

第二信使系统是许多生理调节剂和药理学作用的靶点，信使信号的改变在许多疾病过程中都有体现。本条目在参考层面描述了这些机制，并非个体诊断或治疗决策的依据。

Evidence & guidelines

对第二信使的理解基于生物化学和分子研究以及权威综述和教科书；它是基础实验室科学领域，而非临床指南领域。

History

厄尔·萨瑟兰在1950年代后期发现环磷酸腺苷，提出了激素通过细胞内第二信使作用的概念，他因此获得了诺贝尔奖。随着对磷酸肌醇途径的认识，这一框架得到了扩展，其中Berridge和Irvine将肌醇三磷酸鉴定为动员细胞内钙的第二信使，以及后来的研究表明环磷酸腺苷如何与转录控制相关联。

Key figures

• Earl Sutherland
• Martin Rodbell
• Michael Berridge
• Robin Irvine
• Marc Montminy

Seminal works

• berridge-1984
• sutherland-1972
• montminy-1997

Frequently asked questions

什么使一个分子成为第二信使？

它是一种小的细胞内分子或离子，响应受体信号而产生或释放，并通过调节下游蛋白质来传递信号，这与作为细胞外信号本身的第一信使形成对比。

第二信使信号如何关闭？

特异性酶和转运体清除信使；例如，磷酸二酯酶分解环状核苷酸，泵和交换器恢复低的静息钙水平，因此当刺激停止时，反应也随之结束。