信号转导机制与通路
信号转导是细胞将细胞外刺激（如激素、生长因子或神经递质）转化为特定细胞内反应的一系列分子过程。本领域汇集了信号在细胞表面被接收、在细胞内传递和放大，并转化为代谢、基因表达、运动或细胞命运变化的各种核心机制和通路。
Definition
信号转导是指细胞外或细胞内信号被受体检测到，并通过一系列分子事件（通常涉及第二信使和可逆蛋白质修饰）传播，从而产生受调控的细胞反应的过程。
Scope
本领域旨在向读者介绍细胞信号传导的常见组成部分：受体、第二信使、激酶和磷酸酶对蛋白质的可逆磷酸化、异源三聚体GTP酶和小型GTP酶，以及蛋白激酶级联。它将这些视为生化和分子主题，并链接到详细的主题条目（第二信使、蛋白质磷酸化和激酶、G蛋白偶联受体信号传导、MAP激酶级联和钙信号传导），而非提供临床指导。
Sub-topics
Core questions
- 细胞如何在众多竞争性刺激中检测到特定信号？
- 信号是如何被放大、传递并最终关闭的？
- 共享的信号组分如何产生独特且特定于环境的结果？
Key concepts
- 受体
- 配体和第一信使
- 第二信使
- 可逆蛋白质磷酸化
- 信号放大
- 信号级联和网络
- 信号终止和脱敏
Mechanisms
大多数通路始于配体与受体结合，受体可能位于细胞表面（针对亲水性信号）或细胞内（针对可穿透膜的信号）。活化的受体通过一套保守的策略触发下游事件：生成可扩散的第二信使，如环磷酸腺苷（cAMP）、三磷酸肌醇（IP3）、二酰甘油（DAG）和钙离子；激酶对靶蛋白进行可逆磷酸化，并由磷酸酶拮抗；以及GTP结合蛋白在活性和非活性状态之间的构象转换。这些步骤放大了原始信号，并使其能够在分支网络中整合，从而使相同的组分根据细胞环境产生不同的结果。
Clinical relevance
由于信号通路调控细胞增殖、分化和存活，其失调是许多疾病的基础，并且有多种药物作用于信号组分，如受体和激酶。本领域在参考层面描述这些机制，以支持对相关文献的理解；它不作为个体诊断或治疗决策的依据。
Evidence & guidelines
本领域的知识来源于生化、结构和分子遗传学研究，而非临床试验，因此支持性文献包括原始研究和权威综述及教科书，而非临床实践指南。
History
现代信号转导概念出现于20世纪下半叶：萨瑟兰（Sutherland）发现环磷酸腺苷（cAMP）引入了第二信使的概念，克雷布斯（Krebs）和费舍尔（Fischer）确立了可逆磷酸化作为一种调控机制，罗德贝尔（Rodbell）和吉尔曼（Gilman）将G蛋白鉴定为转导器。贝里奇（Berridge）和欧文（Irvine）关于三磷酸肌醇（IP3）的研究扩展了第二信使框架，而大规模研究（如人类激酶组的编目）随后将这些机制置于基因组背景下。
Key figures
- Martin Rodbell
- Alfred G. Gilman
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Michael Berridge
- Tony Hunter
Related topics
Seminal works
- berridge-1984
- manning-2002
- weng-1999
Frequently asked questions
- 第一信使和第二信使有什么区别？
- 第一信使是到达细胞的细胞外信号，例如激素；而第二信使是响应受体激活而在细胞内产生的小分子（如环磷酸腺苷或钙），它在细胞内部传递和放大信号。
- 为什么细胞使用多步骤级联而非单一步骤？
- 多步骤级联允许信号放大、整合多个输入，并对反应发生的时间和地点进行严格控制，因此微弱或短暂的刺激也能产生巨大、受调控且可逆的细胞输出。