背景簡介
信號通路（Signal Pathway）是細胞感知并響應外部刺激的生物化學過程。當細胞需要響應特定的環(huán)境變化時，會接收來自細胞外的信號，這些信號隨后被傳遞至細胞內(nèi)部，引導細胞產(chǎn)生相應的反應。
信號通路具體指的是一系列由酶催化的反應，它們負責將細胞外的信號分子（如激素、生長因子、細胞因子、神經(jīng)遞質以及其他小分子化合物，統(tǒng)稱為配體，Ligand）傳遞至細胞內(nèi)，并觸發(fā)細胞內(nèi)的效應。這些信號分子在細胞膜上與特定受體結合，激活細胞內(nèi)的信號傳遞機制，從而引發(fā)細胞的特定生物學反應。信號通路的發(fā)現(xiàn)和理解對于生物學和醫(yī)學研究具有重要意義，因為它們在細胞通訊和細胞行為調(diào)節(jié)中扮演著核心角色。
構成要素
1.配體（Ligand）
這些是能夠與細胞表面的受體或細胞內(nèi)的受體結合的分子，包括激素、局部介質（如生長因子、一氧化氮NO）、神經(jīng)遞質以及其他小分子化合物等。配體與受體的結合是信號傳遞過程的起點。
2.受體（Receptor）
受體是能夠識別并結合配體的分子，它們根據(jù)所在位置分為兩大類：
1）細胞內(nèi)受體：識別小的脂溶性分子信號，如某些激素，它們通常位于細胞基質或核基質中。
2）細胞表面受體：識別和結合親水性分子，根據(jù)信號轉導機制和受體蛋白類型，可進一步細分為：離子通道偶聯(lián)受體（如NMDA（N-methyl-D-aspartic acid receptor）受體）、G蛋白偶聯(lián)受體（如大多數(shù)神經(jīng)遞質受體）以及酶連受體（如受體酪氨酸激酶）。
3.蛋白激酶（Kinase）
這類酶負責將磷酸團從ATP轉移到特定蛋白質的氨基酸殘基上，從而激活或抑制這些蛋白質的功能。蛋白激酶在信號通路中起到放大信號和調(diào)控下游效應分子的作用。
4.轉錄因子（Transcription Factors）
這些是能夠調(diào)節(jié)基因轉錄的蛋白質。在信號傳遞的最終階段，許多細胞反應涉及到基因表達的改變，轉錄因子作為信號通路的效應器，負責將信號傳遞到基因表達層面。
5.信號傳遞過程中的三個主要信使
第一信使（配體）：這是信號傳遞過程的起始分子，如激素、神經(jīng)遞質、生長因子等。它們與細胞表面或細胞內(nèi)的受體結合，觸發(fā)細胞的響應。
第二信使：當?shù)谝恍攀古c受體結合后，會激活胞內(nèi)的信號分子，這些分子被稱為第二信使。它們是小分子物質，如環(huán)磷腺苷酸（cAMP）、環(huán)磷鳥苷酸（cGMP）、鈣離子（Ca2?）等，負責將信號從細胞外傳遞到細胞內(nèi)，并激活下游的信號分子，如蛋白激酶。
第三信使（轉錄因子）：在信號傳遞的最后階段，第二信使激活的蛋白激酶會進一步磷酸化轉錄因子，這些轉錄因子隨后會移動到細胞核中，與特定的DNA序列結合，調(diào)節(jié)目標基因的表達。因此，轉錄因子有時被稱為第三信使，因為它們直接參與了基因表達的調(diào)控。
常見的信號通路
1.NF-κB signaling pathway
NF-κB（核因子κB）信號通路是細胞內(nèi)一個關鍵的調(diào)控網(wǎng)絡，對維持細胞穩(wěn)態(tài)和調(diào)控免疫反應至關重要。
NF-κB 的調(diào)控失常與癌癥、炎癥和自身免疫病、感染性休克、病毒感染以及免疫發(fā)育異常有關。
2.PI3K/Akt signaling pathway
PI3K-Akt（也稱為PKB）信號通路是細胞內(nèi)一條關鍵的信號傳導途徑，它在多種生物學過程中起著至關重要的作用，包括細胞的生長、增殖、代謝和生存。這條信號通路的激活通常起始于受體酪氨酸激酶（Receptor Tyrosine Kinases, RTKs）和細胞因子受體的活化。
3.MAPK signaling pathway
MAPK（絲裂原活化蛋白激酶）信號通路是細胞內(nèi)一條關鍵的信號傳遞途徑，它在調(diào)控細胞的生長、分化、應激反應以及細胞死亡等多種生物學過程中起著至關重要的作用。
MAPK主要有四個亞家族，它們參與不同的信號轉導通路，并執(zhí)行不同的生物學功能：
a.ERK（細胞外信號調(diào)節(jié)激酶）：主要調(diào)控細胞的生長和分化。
b.p38 MAPK：在細胞應激反應，如炎癥和細胞凋亡中發(fā)揮作用。
c.JNK（c-Jun氨基末端激酶）：同樣在應激反應，特別是與炎癥和細胞凋亡相關的過程中起作用。
d.ERK5：相對較新發(fā)現(xiàn)的MAPK亞家族成員，其功能仍在研究中，但已知它參與細胞的生長、分化和應激反應。
4.JAK/STAT signaling pathway
JAK/STAT信號通路是細胞內(nèi)一條重要的信號傳導途徑，它在調(diào)控免疫應答、細胞生長、分化和凋亡等多種生物學過程中發(fā)揮著關鍵作用。
JAK/STAT信號通路的三個主要組成部分包括：
酪氨酸激酶相關受體：它們是信號的接收者，能夠識別并結合特定的細胞外信號分子。
酪氨酸激酶JAK：作為信號的傳遞者，JAK激酶負責對STAT蛋白進行磷酸化，從而激活STAT。
轉錄因子STAT：作為信號的效應器，磷酸化的STAT蛋白負責調(diào)控基因表達，產(chǎn)生生物學效應。
5.TGFβ/SMAD signaling pathway
TGFβ/SMAD信號通路是細胞內(nèi)一條關鍵的信號傳導途徑，它在調(diào)控細胞的生長、分化、遷移和凋亡等多種生物學過程中發(fā)揮著重要作用。
6.Wnt/β-catenin signaling pathway
Wnt/β-catenin信號通路，也稱為經(jīng)典Wnt信號通路，是細胞信號傳導中的關鍵途徑之一，對胚胎發(fā)育、組織再生、細胞命運決定等過程具有深遠影響。除了經(jīng)典Wnt/β-catenin通路外，還存在不依賴于β-catenin的非經(jīng)典Wnt信號通路，如Wnt/PCP（planar cell polarity）通路和Wnt-Ca2+通路，它們在細胞極性、遷移和信號傳導中發(fā)揮作用。
7.Notch signaling pathway
Notch信號通路是一種保守的細胞間通信機制，它在多細胞生物的發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)中扮演著核心角色。
Notch 蛋白橫穿過細胞膜，部分在細胞內(nèi)而部分在細胞外。配體蛋白結合到胞外域后誘導蛋白切斷并釋放胞內(nèi)域，胞內(nèi)域進而進入細胞膜并調(diào)控基因表達。
Notch 信號通路提升了神經(jīng)增殖過程中的增殖信號，而其活性被 Numb 所抑制，以促進神經(jīng)分化。他在胚胎發(fā)育中起到重要的調(diào)控作用。
8.Hedgehog signaling pathway
Hedgehog（Hh）信號通路是一種在動物發(fā)育中起著核心作用的保守信號傳導途徑，它影響細胞的增殖、分化和組織的形態(tài)發(fā)生。
Hh 信號傳遞受靶細胞膜上兩種受體 Patched (Ptc) 和 Smoothened (Smo) 的控制。受體 Ptc 由腫瘤抑制基因 Patched 編碼，是由 12 個跨膜區(qū)的單一肽鏈構成，能與配體直接結合，對 Hh 信號起負調(diào)控作用。
受體 Smo 由原癌基因 Smothened 編碼，與 G 蛋白偶聯(lián)受體同源，由 7 個跨膜區(qū)的單一肽鏈構成，N 端位于細胞外，C 端位于細胞內(nèi)，跨膜區(qū)氨基酸序列高度保守，C 末端的絲氨酸與蘇氨酸殘基為磷酸化部位，蛋白激酶催化時結合磷酸基團。該蛋白家族成員只有當維持全長時才有轉錄啟動子的功能，啟動下游靶基因的轉錄。
這些信號通路在細胞的生理和病理過程中扮演著重要角色，研究它們的機制有助于理解許多疾病的發(fā)生發(fā)展，為新藥開發(fā)、疾病機制研究提供重要依據(jù)。
信號通路研究載體工具
在信號通路研究中，質粒是一種廣泛應用的重要工具，常用于基因的過表達或沉默、信號通路的激活或抑制等實驗，以探究特定信號通路的功能和調(diào)控機制。
吉滿生物自主研發(fā)，基于分子生物學和細胞生物學平臺，成功制備了一系列Luciferase報告基因現(xiàn)貨質粒，可用于相關信號通路研究。吉滿生物現(xiàn)貨質粒，價格低、交付快，專業(yè)、便捷、高效。點擊了解產(chǎn)品
基于螢光素酶報告基因技術研究細胞信號通路的原理
針對所研究的細胞信號通路，將對應轉錄因子的應答元件以多個串聯(lián)重復的形式克隆到報告基因上游（5’-UTR區(qū)），常用載體如pGL6-TA。用構建好的信號通路報告基因質粒轉染入細胞，當細胞受到刺激激活相應的信號通路時，螢光素酶的表達上調(diào)，以此來證實某種刺激或化合物是否可以引起該信號通路的激活。
現(xiàn)貨清單
客戶引文
| Jing T, Wei D, Xu X, et al. Transposable elements-mediated recruitment of KDM1A epigenetically silences HNF4A expression to promote hepatocellular carcinoma[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 5631. |
| Bao W, Wang J, Fan K, et al. PIAS3 promotes ferroptosis by regulating TXNIP via TGF-β signaling pathway in hepatocellular carcinoma[J]. Pharmacological Research, 2023, 196: 106915. |
| Chen T, Li D, Wang Y, et al. Loss of NDUFS1 promotes gastric cancer progression by activating the mitochondrial ROS-HIF1α-FBLN5 signaling pathway[J]. British Journal of Cancer, 2023, 129(8): 1261-1273. |
| Gao J, Wang Z, Jiang W, et al. CLDN18. 2 and 4-1BB bispecific antibody givastomig exerts antitumor activity through CLDN18. 2-expressing tumor-directed T-cell activation[J]. Journal for ImmunoTherapy of Cancer, 2023, 11(6). |
| Dong H, Zeng L, Chen W, et al. N6-methyladenine-mediated aberrant activation of the lncRNA SOX2OT-GLI1 loop promotes non-small-cell lung cancer stemness[J]. Cell Death Discovery, 2023, 9(1): 149. |
| Ye W, Wang J, Huang J, et al. ACSL5, a prognostic factor in acute myeloid leukemia, modulates the activity of Wnt/β-catenin signaling by palmitoylation modification[J]. Frontiers of Medicine, 2023, 17(4): 685-698. |
| Li Q, Zhao Y H, Xu C, et al. Chemotherapy‐induced senescence reprogramming promotes nasopharyngeal carcinoma metastasis by circRNA‐Mediated PKR activation[J]. Advanced Science, 2023, 10(8): 2205668. |
