信号转导  061M4010H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:谢旗,郭伟翔,许执恒,郭惠珊,陈宇航
授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-201
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18
授课时间: 星期一, 第5、6、7节
授课地点: 教2-201
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18
课程编号: 061M4010H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:谢旗,郭伟翔,许执恒,郭惠珊,陈宇航
英文名称: Signal transduction

教学目的、要求

本课程为细胞生物学专业研究生的专业核心课,同时也可作为相关专业研究生的选修课。
细胞信号转导是细胞生物学学科进展最快的研究领域之一,信号转导的概念已经开始深入到生命科学的各个领域。本课程内容涵盖动植物受体、G蛋白、环核苷酸第二信使、质膜磷脂代谢产物胞内信使、酶活性受体、蛋白质可逆磷酸化、泛素蛋白化及其对基因表达的调控、信号转导途径的多样性、网络化和专一性等方面的研究现状和进展。

预修课程

生物化学、分子生物学

教 材

主要内容

第一章 绪论(第2周,2月27号,3学时,教师:谢 旗 )

细胞信号转导的研究对象和研究意义,细胞信号的主要种类,细胞化学信号分子与信号传递途径的特征。真核生物的蛋白激酶,蛋白磷酸酶,蛋白质可逆磷酸化对信号转导的调节方式,蛋白质可逆磷酸化与基因表达调控,蛋白质可逆磷酸化在细胞信号中的意义。蛋白质稳定性与信号转导。

第二章 钙离子通道及信号转导 (第3周,3月6号,3学时,教师:陈宇航)

钙离子是生命活动的必需元素,基本分布和内稳,代谢平衡和疾病;钙离子发挥重要生物学功能,简述历史发现,作为第二信使的化学基础,功能调控的基本模式,以钙结合蛋白为例子展开介绍钙离子发挥功能调控的分子结构基础等;介绍钙离子信号转导系统的组成,信号转导的基本过程等。从结构生物学角度,介绍钙信号转导重要分子结构-功能研究的最新进展;以电压门控钙离子通道,配基激活的非选择性阳离子通道,内质网上的钙离子激活的钙离子通道CRAC,RyR受体等例子,讲述这些重要分子的三维结构研究和调控机理。

第三章 信号转导的结构生物学基础 (第4周,3月13号,3学时,教师:陈宇航)

信号转导的基本模式和过程,及重要生物学意义;结构生物学在阐明信号转导机理中的应用和基本方法;信号转导特异性,高效性及其分子结构基础。从结构生物学角度,以最新研究进展为实例来讲述信号转导的分子机制;讲述G蛋白和GPCR信号通路相关分子结构-功能研究的最新进展,阐明G蛋白信号转导人体重要生理功能调节中的分子机制和结构基础;讲述ABA信号通路相关分子结构-功能研究的最新进展,讲述信号转导在植物生理功能调控的分子机制和结构基础。

第四章 脂类与信号转导 (第5周,3月20号,3学时,教师:陈宇航)

着重介绍脂类参与的细胞信号转导通路。脂类包括油脂(甘油三酯)和类脂(磷脂、固醇类)。而类脂(lipids)包括磷脂(phospholipids),糖脂(glycolipid)和胆固醇及其酯(cholesterol and cholesterol ester)三大类在生物响应内外源变化的。课程将主要讲述类脂在信号转导中的功能和作用。

第五章 信号转导的磷酸化调控(第6周,3月27号,3学时,教师:许执恒)

	MAPK,MAPKK, MAPKKK 在信号传递途径中起了关键的作用。c-Jun氨基端激酶(JNK, 又称应激活化蛋白激酶,SAPK) 信号通路属于丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路,是细胞凋亡的主要信号转导途径之一并与神经退行性疾病关系密切。JNK信号通路可被细胞外多种刺激通过MAPKKK-MAPKK- MAPK (JNK)所激活。多个在神经细胞凋亡中起关键作用的基因, 并证实参与JNK 传导通路的各种激酶及支架蛋白, 包括POSH、JIPs、Rac1/Cdc42、MLKs、MKK4/7 和 JNKs,可通过构成一相互作用的复合体--PJAC (POSH 和 JIP 相关复合体)而参与凋亡过程。

第六章 MAPK 信号生理功能(第7周,4月3号,3学时,教师:许执恒)

不同的蛋白复合体参与MAPK信号通路的调控,另外,MAPK信号通路与不同的信号通路互作,调控个体的正常发育,包括大脑发育。 

第七八章 MAPK 信号通路与疾病发生(第8周,4月10号,3学时,教师:许执恒)

MAPK信号通路异常可以导致许多生理功能失调及相关的疾病,比如肿瘤发生,神经退行性疾病,大脑发育异常等。

第八章 RNA结合蛋白介导的信号调控(第9周,4月17号,3学时,教师:郭伟翔)

主要讲述RNA结合蛋白在转录后基因表达调控中起着重要的作用,以及它们如何通过和RNA的互作来调控细胞的功能。简述RNA结合蛋白主要参与了RNA剪接、多聚腺苷化作用、RNA转运、维持RNA的稳定性、定位以及翻译等各各方面,并对相关信号通路的调控机制。

第九章 RNA结合蛋白与病理和生理机制(第10周,4月24号,3学时,教师:郭伟翔)

主要讲述RNA结合蛋白通过作用其靶RNA,从而调控了Wnt、BMP以及Notch等信号通路作用机制,以及它们在相关疾病中的病理和生理机制。

第十章 胞配体与受体的内吞作用(第12周,5月8号,3学时,教师:郭伟翔)

主要讲述胞配体与受体结合后如何受到内吞作用的影响,从而产生信号转导的级联反应。 外亲水性化学信号分子(包括神经递质、蛋白激素、生长因子等)主要通过与细胞表面特异受体结合,从而启动受体介导的内吞作用。内吞的受体依赖特定的信号内涵体,从而产生不同的信号级联反应。内吞作用以及内涵体的分选对细胞表面受体的时空定位产生不同影响,继而影响了一系列的细胞进程(如细胞增殖、分化以及迁移等)。

第十一章 信号诱导的基因表达的调控 (第13周,5月15号,3学时,教师:谢旗)

本课程主要讲授长时间的信号所涉及的新的功能蛋白的产生过程的调控。在基因的转录水平和翻译水平的调控。启动子的调控原件及调控机理、转录激活子、转录抑制子、翻译水平的调控。

第十二章 MicroRNA介导的信号 (第14周,5月22号, 3学时,教师:郭惠珊)

microRNA广泛存在于生物体内,是生物体保守机制RNA沉默过程产生并具有序列特异性调控功能的一类非编码小分子RNA。本课程主要讲授植物microRNA的产生、加工、特性及其调控作用的基本生物学过程;以及植物miRNAs和其他小分子RNA参与植物生长素信号途径和其他植物生理性状的调控作用。

第十三章 植物免疫的表观遗传调控 (一)(第15周,5月29号,3学时,教师:郭惠珊)

表观遗传调控包含RNA干扰、DNA修饰、组蛋白翻译后修饰和染色质重塑等各种过程互相交叠,共同调控基因组表观修饰的动态平衡;除了影响生长和发育,表观遗传调控的另一重要功能是抗病免疫作用。第一讲将着重介绍植物表观遗传途径及其抗病毒免疫信号的调控作用。

第十四章 植物免疫的表观遗传调控 (二)(第16周,6月5号,3学时,教师:郭惠珊)

第二讲将着重介绍植物表观遗传途径在抗植物真菌病害的免疫信号调控作用;以及运用植物表观遗传原理的抗病策略和应用研究。

第十五章 光信号传导 (第17周,6月12号,3学时,教师:谢 旗 委托 傅向东研究员)

植物生长发育受植物的内源激素、生长环境和营养的影响。三者共同调控植物的生长发育、形态建成及开花等发育过程。三者间相互作用,尤其是不同信号转导途径间的Cross-talking更为重要。主要是讲述光信号传导与不同激素间的互作对植物根生长和发育的调控,及其受或对环境应答的影响。

第十六章 植物与逆境环境信号 (第18周,6月19号,3学时,教师:谢旗)

植物生长发育面临不同生长环境的影响。 尤其是不同信号转导途径间的分子机理是该领域的热点。主要是讲述以拟南芥根发育作为研究对象、分离鉴定与环境应答相关的突变体。如何研究不同逆境应答因子的信号转导及调控机制。进一步阐明植物激素和环境互作调控植物发育的分子机理

第十七章 信号转导的机制的应用—诱导系统 (第19周,6月26号,3学时,教师:谢旗)

通过对半乳糖调控、肾上皮质激素、雌性激素、光信号等转导机理的深入研究而重建了多个诱导系统。 该章主要内容是多个诱导系统的机制及应用。

第十八章 信号转导的课程总结及辅习 (第19周,6月26号晚,3学时,教师:谢旗和相关老师)

通过对该课所讲内容辅习。
		
第20周,7月3号考试(4学时)

参考文献

1、Ernst J. M. Helmreich, The Biochemistry of Cell Signalling, Oxford,2001.
2、Alberts B., et al., Molecular Biology of the Cell, (4th ed.), Garland Publishing,Taylor & Francis Group, New York & London, 2002. 
3、Gomperts B.et al., Signal Transduction, Academic Press,2002.