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信号通路专题:信号通路扫盲贴,看别人如何利信号通路发Nature

琦点先生 BioMan 2022-07-09

编辑:雪民

撰文:琦点先生

首先,了解信号通路是什么?

细胞将外源和内源性变化转化成特定的信号并逐级传递,最终作出相应的反应,这是一个非常复杂且极为精细的调控过程,它伴随着配体与受体结合、蛋白质结构的与活性的改变以及各种基因表达的变化等。这一过程依赖的分子组成的信号转导链叫做“信号通路”/“信号转导通路”,细胞中不同的信号通路交互作用、互相调控形成了一个动态的信号转导网络。狭义能够把胞外的分子信号经过细胞膜传到细胞胞内然后发生效应的一系列酶促反应通路。

简单的讲:信号——受体——信号转导级联通路——细胞核(转录因子基因)——蛋白表达谱——生物学效应


其次,信号通路又可以干什么呢?

它可以帮你更好的揭示分子的调控机制,进一步明确与表型之间的联系。了解信号通路或可为你的课题提供十分重要的帮助。

比如,这篇发表在Nuture上的文章涉及到了Insulin、Glucose下游的一些信号通路如mTOR信号通路、AMPK信号通路,将其与目标分子USP20联系在一起,进一步揭露了USP20与能量代谢、胆固醇代谢之间的具体机制。


接着,研究信号通路又设计到哪些策略及方法呢?

研究信号通路研究数据库又包括:

1.KEGGhttp:http//www.genome.jp/kegg/pathway.html KEGG是我们做信号通路研究中接触最多的一个数据库,具有强大的图形功能,可以直观查看众多信号通路以及各类通路之间的关系。

2.SMPDB:http://smpdb.ca/  SMPDB是一个交互式的可视化数据资源库,包含了超过3万种发现于人体中的小分子通路。其中70%的通路为该数据库独有,在其他数据库中无法找到。其中,通路中每个小分子都可链接到附有详细说明的HMDB或Drugbank,每个蛋白复合物或酶也均与UniProt超链接。该数据库旨在支持代谢组学,转录组学,蛋白质组学和系统生物学中的途径阐明和途径发现。

3.WikiPathways:https://www.wikipathways.org/index.php/WikiPathways WikiPathways是一个开放式协同平台,用于数据可视化和分析所用的生物学模型的收集和传播。该数据库收录了超过20个物种的通路,其中人类的通路就包含了800多个通路,涵盖了7500种基因。此外,它还包含了超过1000个代谢产物的通。WikiPathways中的每一个通路都有自己专属的页面,呈现该通路最新的图解、描述、引用、下载选项、版本历史以及成分基因和蛋白质列表。

4.Reactome:http://www.reactome.org/  Reactome是一个免费开源的通路数据库,提供直观的生物信息学工具,用于可视化、解释和分析途径相关知识,以支持基础研究、基因组分析、建模、系统生物学研究等。Pathway注释由生物学专家与Reactome编辑人员合作编写,并交叉引用许多生物信息学数据库。这些包括NCBI Gene数据库,Ensembl和 UniProt数据库,UCSC基因组浏览器,KEGG 化合物和ChEBI小分子数据库,PubMed和 Gene Ontology。

最后,常见的信号通路包

Popular pathways

        Apoptosis

  • Autophagy

  • Hippo signaling pathway

  • Jak-STAT signaling pathway

  • MAPK signaling pathway

  • mTOR signaling pathway

  • Notch signaling pathway

  • PI3K-Akt signaling pathway

  • TGF-beta signaling pathway

  • Wnt signaling pathway

按照研究领域来分(后面会进一步详细讲解):

Cancer

  • Calcium signaling pathway

  • cAMP signaling pathway

  • Chemokine signaling pathway

  • ErbB signaling pathway

  • Estrogen signaling pathway

  • Hedgehog signaling pathway

  • HIF-1 signaling pathway

  • Hippo signaling pathway

  • Jak-STAT signaling pathway

  • MAPK signaling pathway

  • Melanogenesis

  • mTOR signaling pathway

  • Notch signaling pathway

  • p53 signaling pathway

  • PI3K-Akt signaling pathway

  • PPAR signaling pathway

  • Target Therapy

  • TGF-beta signaling pathway

  • VEGF signaling pathway

  • Wnt signaling pathway

Immunology

  • Antigen processing and presentation

  • B cell receptor signaling pathway

  • Complement and coagulation cascades

  • Fc epsilon RI signaling pathway

  • Fc gamma R-mediated phagocytosis

  • Hematopoietic cell lineage

  • IL-17 signaling pathway

  • Inflammasome Signaling

  • Leukocyte transendothelial migration

  • Natural killer cell mediated cytotoxicity

  • NOD-like receptor signaling pathway

  • Osteoclast differentiation

  • T cell receptor signaling pathway

  • Th1 and Th2 cell differentiation

  • Th17 cell differentiation

  • Thyroid hormone synthesis

  • Toll-like receptor signaling pathway

  • Virus Infection

Cardiovascular

  • Cardiac muscle contraction

  • Focal adhesion

  • Gap junction

  • Lipids and Inflammation in Atherogenesis

  • NF-kappa B signaling pathway

  • Nitric oxide signaling

  • Regulation of actin cytoskeleton

  • Renin-angiotensin system

  • TNF signaling pathway

  • Vascular smooth muscle contraction

Epigenetics

  • DNA repair pathway

  • Ubiquitin mediated proteolysis

Cell Processing

  • Adherens junction

  • Apoptosis

  • Autophagy

  • Cell cycle

  • Cell markers

  • Cellular senescence

  • MAPK Erk pathway

  • Mitophagy

  • Necroptosis

  • Protein processing in endoplasmic reticulum

  • Ras signaling pathway

  • Signaling pathways regulating pluripotency of stem cells

Metabolism

  • Adipocytokine signaling pathway

  • AGE-RAGE signaling pathway in diabetic complications

  • AMPK signaling

  • Apelin signaling pathway

  • Cell ageing and metabolism

  • cGMP-PKG signaling pathway

  • Cholesterol metabolism

  • ER Stress pathway

  • FoxO signaling pathway

  • Glucagon signaling pathway

  • Insulin signaling pathway

  • Myocardial Fatty Acid Metabolism

  • Oxidative Phosphorylation

  • Phosphatidylinositol signaling system

  • Phospholipase D signaling pathway

  • Rap1 signaling pathway

  • Sphingolipid signaling pathway

Neuroscience

  • Endocytosis

  • Excitatory synapse pathway

  • Glutamatergic synapse

  • Inflammatory Pain

  • Inhibitors of axonal regeneration

  • Neurotrophin signaling pathway

  • Secreted Extracellular Vesicles

  • Synaptic vesicle cycle

参考资料:

1.https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-communication-and-cell-cycle/changes-in-signal-transduction-pathways/a/intracellular-signal-transduction

2.http://www.cusabio.cn/pathway.html

3.http://wap.sciencenet.cn/blog-1509670-1178800.html



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