還好給我留了干貨

大家好，我這枚研究不出來任何東西的研究生又上線了。家人們，咱就是說，誰見過這種情況？我今天凌晨2：30收到了導(dǎo)師的跑路告別郵件：

xxx同學(xué)，實(shí)在抱歉，沒能伴你你順利畢業(yè)，我遠(yuǎn)走但不一定高飛了。

我終究是累了，這所學(xué)校橫豎都呆不下去了，在這里，每天熬夜到一兩點(diǎn)，學(xué)術(shù)行政兩手抓，沒有娛樂活動(dòng)，家人兩地分居~大概是沒有了從前的勁頭罷了。如今，也是很難勝任這份工作了，所以打算就此離去~

請(qǐng)務(wù)必挽留我，我大抵是倦了，橫豎都坐不起來搞學(xué)術(shù)了，站起身來，攤開酬勞單一看，歪歪扭扭每一頁(yè)都寫著該走~

望你今后…（此處省略500字）…~

看完導(dǎo)師的告別郵件，我大受震撼，并開始擔(dān)心自己的畢業(yè)問題。此刻，我唯一的學(xué)術(shù)安慰是，導(dǎo)師臨走前用一篇長(zhǎng)文解決了我對(duì)信號(hào)通路圖的困惑。
以下就是導(dǎo)師留給我的最后一篇長(zhǎng)文，我決定分享給全中國(guó)所有的學(xué)術(shù)孤兒，以此鼓勵(lì)大家自力更生。

說在開始的話

包括你在內(nèi)的很多同學(xué)對(duì)信號(hào)通路都是知其然而不知其所以然，它的重要性我就不多說了，看了那么多信號(hào)通路，最重要的起點(diǎn)還是要了解信號(hào)通路有啥用？到底是啥？有哪些常碰面的？最后，再來點(diǎn)狠的，教你三步成為信號(hào)通路達(dá)人！

高質(zhì)量的信號(hào)通路圖有啥作用？

打印成海報(bào)，掛在實(shí)驗(yàn)室或者宿舍，熟悉上下游的同時(shí)，沒準(zhǔn)哪天悟出來一個(gè)牛逼轟轟的idea；

放到SCI論文里面，把你的研究成果形象地展示出來；

放到基金申請(qǐng)書里面，清楚明白地展示你的科研假說在哪里；

放到PPT里，再也不用擔(dān)心你蹩腳的英語講不清；

放到課題/項(xiàng)目答辯里面，瞬間提高一個(gè)檔次；

……

一圖勝千言，有圖有真相，四兩撥千斤，懂得都懂！

信號(hào)通路圖到底是啥？

信號(hào)通路由三部分原件構(gòu)成

原件1：受體（receptor）和配體（ligand）
受體（Receptor）：指一類能傳導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)，并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生特定效應(yīng)的分子。包括膜受體和胞內(nèi)受體。
配體（ligand）：指一種能與受體結(jié)合以產(chǎn)生某種生理效果的物質(zhì)，也被成為信號(hào)傳導(dǎo)過程中的第一信使。細(xì)胞外能與受體結(jié)合的分子一般稱之為配體，包括激素生長(zhǎng)因子，細(xì)胞因子，神經(jīng)遞質(zhì)，還有其他各種各樣的小分子化合物；
原件2：蛋白激酶（kinase）
蛋白激酶（kinase）是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，作用是把 ATP 的磷酸基轉(zhuǎn)移到它底物的某個(gè)蛋白的特定的氨基酸殘基上面去，從而就改變了這個(gè)下游蛋白的構(gòu)象。但蛋白激酶是經(jīng)由第二信使活化后方可產(chǎn)生作用。第二信使是配體和受體結(jié)合之后激活的胞內(nèi)的信號(hào)分子小分子物質(zhì)，有助于信號(hào)向胞內(nèi)進(jìn)行傳遞，比如環(huán)磷腺苷 cAMP，環(huán)磷鳥苷 cGMP，以及鈣離子等等。常見的蛋白激酶有：酪氨酸激酶 (PTK) 和絲氨酸 / 蘇氨酸激酶 (STK)
原件3：轉(zhuǎn)錄因子（transcription factors）對(duì)基因轉(zhuǎn)錄有調(diào)節(jié)作用的蛋白，那么細(xì)胞對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有諸多反應(yīng)，最終都是涉及到蛋白和 DNA 相互識(shí)別和相互作用，引起一些基因表達(dá)的改變，所以也有人把信號(hào)通路當(dāng)中的轉(zhuǎn)錄因子統(tǒng)稱為第三信使。
信號(hào)傳導(dǎo)過程：那么當(dāng)配體特異性的去結(jié)合到細(xì)胞膜也或者是細(xì)胞內(nèi)的受體，配體和受體結(jié)合之后細(xì)胞內(nèi)的一系列蛋白就會(huì)依次對(duì)下游蛋白的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括是激活或者是抑制的作用，從而將外界的信號(hào)進(jìn)行逐步的放大，傳遞，最終產(chǎn)生一系列綜合性的細(xì)胞應(yīng)答上游蛋白對(duì)下游蛋白的調(diào)節(jié)主要是通過添加或者去除磷酸基團(tuán)，從而改變下游蛋白的這個(gè)空間構(gòu)象來完成的。

常見的信號(hào)通路有哪些？

NF-κB信號(hào)通路

NF-κB（nuclearfactor-kappaB）是1986年從B淋巴細(xì)胞的細(xì)胞核抽提物中找到的轉(zhuǎn)錄因子，它能與免疫球蛋白kappa輕鏈基因的增強(qiáng)子B序列GGGACTTTCC特異性結(jié)合，促進(jìn)κ輕鏈基因表達(dá)，故而得名。

它是真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Rel家族成員之一，廣泛存在于各種哺乳動(dòng)物細(xì)胞中。

迄今為止，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)共發(fā)現(xiàn)5種NF-κB/Rel家族成員，它們分別是RelA（即p65）、RelB、C-Rel、p50/NF-κB1（即p50/RelA）和p52/NF-κB2。

這些成員均有一個(gè)約300個(gè)氨基酸的Rel同源結(jié)構(gòu)域（Relhomology domain,RHD）。這個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)Rel蛋白形成同源或異源二聚體，該結(jié)構(gòu)域也是NF-κB與靶基因DNA序列的特異性結(jié)合區(qū)域。細(xì)胞內(nèi)NF-κB的活化過程受到精細(xì)調(diào)控。

通常情況下，在細(xì)胞質(zhì)中的NF-κB處于失活狀態(tài)，與抑制蛋白IkB（inhibitoryprotein of NF-kB）結(jié)合成三聚體復(fù)合物。

當(dāng)出現(xiàn)TNF-a信號(hào)、炎癥因子以及LPS、紫外線等外界刺激時(shí)，細(xì)胞因子與細(xì)胞膜表面的TNF受體結(jié)合后，TNF受體發(fā)生多聚化并與細(xì)胞質(zhì)中TRADD分子發(fā)生相互作用。

TRADD招募TRAF（TNFR-associatedfactor）和激酶RIP（receptorinteracting protein），由RIP將信號(hào)傳遞給IKK（IkBkinase）。在NF-κB信號(hào)通路中IKK扮演了非常重要的角色，盡管上游信號(hào)路徑的不同，但是最終都匯集到IKK。

IKK由a、b和g三個(gè)亞基組成，作為激酶的IKK能使IkB的a亞基的Ser32和Ser36殘基和b亞基的Ser19和Ser23殘基磷酸化。IkB隨即從p50/p65/IkB異源三聚體中解離出來，經(jīng)泛素化修飾后通過蛋白酶體降解。

于是，受到IkB抑制的NF-κB得以暴露其核定位序列（nuclearlocalization signals,NLS），迅速?gòu)募?xì)胞質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與核內(nèi)DNA上的特異序列相結(jié)合，從而啟動(dòng)或增強(qiáng)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。

JAK-STAT信號(hào)通路

1.? JAK與STAT蛋白

JAK-STAT信號(hào)通路是近年來發(fā)現(xiàn)的一條由細(xì)胞因子刺激的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與細(xì)胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等許多重要的生物學(xué)過程。

與其它信號(hào)通路相比，這條信號(hào)通路的傳遞過程相對(duì)簡(jiǎn)單，它主要由三個(gè)成分組成，即酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK和轉(zhuǎn)錄因子STAT。

2.? JAK-STAT信號(hào)通路

與其它信號(hào)通路相比，JAK-STAT信號(hào)通路的傳遞過程相對(duì)簡(jiǎn)單。

信號(hào)傳遞過程如下：細(xì)胞因子與相應(yīng)的受體結(jié)合后引起受體分子的二聚化，這使得與受體偶聯(lián)的JAK激酶相互接近并通過交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。

JAK激活后催化受體上的酪氨酸殘基發(fā)生磷酸化修飾，繼而這些磷酸化的酪氨酸位點(diǎn)與周圍的氨基酸序列形成“停泊位點(diǎn)”（dockingsite），同時(shí)含有SH2結(jié)構(gòu)域的STAT蛋白被招募到這個(gè)“停泊位點(diǎn)”。

最后，激酶JAK催化結(jié)合在受體上的STAT蛋白發(fā)生磷酸化修飾，活化的STAT蛋白以二聚體的形式進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與靶基因結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。

值得一提的是，一種JAK激酶可以參與多種細(xì)胞因子的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，一種細(xì)胞因子的信號(hào)通路也可以激活多個(gè)JAK激酶，但細(xì)胞因子對(duì)激活的STAT分子卻具有一定的選擇性。例如IL-4激活STAT6，而IL-12卻特異性激活STAT4。

Ras、PI(3)K和mTOR信號(hào)通路

隨著人類基因組測(cè)序的完成，目前已發(fā)現(xiàn)了幾百種蛋白激酶。根據(jù)它們結(jié)構(gòu)上的相似性，這些激酶可分為多個(gè)蛋白家族，在細(xì)胞的增殖、生長(zhǎng)、分化和凋亡等過程中發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。

Ras、PI(3)K和mTOR就是一類與細(xì)胞增殖緊密相關(guān)的蛋白激酶。真核細(xì)胞的正常生長(zhǎng)受到周圍環(huán)境所提供的養(yǎng)分的限制。

Ras和PI(3)K信號(hào)通過調(diào)控下游分子mTOR，在調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)方面起著關(guān)鍵作用。

在絕大多數(shù)的人腫瘤細(xì)胞中，Ras和PI(3)K信號(hào)通路中的關(guān)鍵調(diào)控因子都發(fā)生了明顯的突變。

究其原因，人們發(fā)現(xiàn)這條信號(hào)通路如果發(fā)生突變，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的存活和生長(zhǎng)不再受到養(yǎng)分等環(huán)境條件的限制，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞癌變。

值得注意的是，一些腫瘤抑制因子，如TSC1、TSC2和LKB1在營(yíng)養(yǎng)匱乏的條件下減弱了mTOR信號(hào)通路的強(qiáng)度。

相應(yīng)地，TSC1、TSC2或者LKB1的失活突變，就會(huì)導(dǎo)致相似的癌癥癥狀，并具有共同的臨床表現(xiàn)。

因此，這條確保細(xì)胞在環(huán)境適宜條件下發(fā)生增殖的信號(hào)通路，在被癌細(xì)胞利用后就可以使癌細(xì)胞在養(yǎng)料匱乏的條件下存活并生長(zhǎng)。在篩選激酶抑制劑的過程中，人們?cè)O(shè)計(jì)了一系列針對(duì)mTOR、PI(3)K、RTKs和Raf等激酶的藥物。

在癌癥的分子機(jī)理研究中，盡管這條信號(hào)通路研究得最透徹，但這些激酶在細(xì)胞和生物體內(nèi)的生理功能遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜。

Wnt信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路廣泛存在于無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中，是一類在物種進(jìn)化過程中高度保守的信號(hào)通路。

Wnt信號(hào)在動(dòng)物胚胎的早期發(fā)育、器官形成、組織再生和其它生理過程中，具有至關(guān)重要的作用。

如果這條信號(hào)通路中的關(guān)鍵蛋白發(fā)生突變，導(dǎo)致信號(hào)異?；罨?，就可能誘導(dǎo)癌癥的發(fā)生。

1982年，R.Nusse和H.E.Varmus在小鼠乳腺癌細(xì)胞中克隆得到第一個(gè)Wnt基因，最初它被命名為Int1（integration1）。

后來的研究發(fā)現(xiàn)小鼠Int基因與果蠅的無翅基因wg（wingless）為同源基因，因而將兩者合稱為Wnt。H.E.Varmus 本人也因他在癌癥研究中的杰出貢獻(xiàn)而獲得1989年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

Wnt是一類分泌型糖蛋白，通過自分泌或旁分泌發(fā)揮作用。Wnt信號(hào)通路的主要成分包括：分泌蛋白Wnt家族、跨膜受體Frizzled家族、CK1、Deshevelled、GSK3、APC、Axin、β-Catenin、以及轉(zhuǎn)錄因子TCF/LEF家族。

Wnt信號(hào)通路是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，目前認(rèn)為它包括三個(gè)分支：經(jīng)典Wnt信號(hào)通路，通過β-Catenin激活基因轉(zhuǎn)錄；Wnt/PCP通路（plannercell polarity pathway），通過小G蛋白激活JNK（c-JunN-terminal kinase）來調(diào)控細(xì)胞骨架重排；Wnt/Ca2+通路，通過釋放胞內(nèi)Ca2+來影響細(xì)胞粘連和相關(guān)基因表達(dá)。

一般提到Wnt信號(hào)通路主要指的是由β-Catenin介導(dǎo)的經(jīng)典Wnt信號(hào)通路。

BMP信號(hào)通路

BMP（bonemorphogenetic protein，骨形態(tài)發(fā)生蛋白）是TGF-β（轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子，transforminggrowth factor-β）超家族中的重要成員。

通過調(diào)節(jié)一系列下游基因的活性，控制著諸如中胚層形成、神經(jīng)系統(tǒng)分化、牙齒和骨骼發(fā)育以及癌癥發(fā)生等許多重要的生物學(xué)過程。

BMP信號(hào)的傳遞主要通過配體BMP與細(xì)胞膜上的絲氨酸/蘇氨酸激酶受體（BMPreceptor, BMPR）特異性結(jié)合，形成配體受體二元復(fù)合物。

同時(shí)，Ⅱ型受體（BMPR2）能夠活化I型受體（BMPR1），并進(jìn)一步將信號(hào)傳遞給細(xì)胞內(nèi)的Smad分子。

在BMP和TGF-β信號(hào)由細(xì)胞膜傳遞至細(xì)胞核的過程中，Smad蛋白起到了關(guān)鍵性的作用。

活化的I型受體（BMPR1）進(jìn)一步磷酸化Smad蛋白（Smad1、Smad5和Smad8），促使Smad分子從細(xì)胞膜受體上脫離下來，并在胞質(zhì)內(nèi)結(jié)合Smad4分子（commonSmad，Co-Smad）后進(jìn)入細(xì)胞核。

在細(xì)胞核內(nèi)，Smad多元復(fù)合物在其它DNA結(jié)合蛋白的參與下作用于特異的靶基因，調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄。

由于公眾號(hào)內(nèi)容篇幅有限，此處略去三千字~

三步教你成為信號(hào)通路達(dá)人

第一步

記住幾個(gè)大小BOSS

大Boss是誰？是不是總是聽到一些很牛逼的分子，比如p53、mTOR、Hippo······大Boss們都是處于信號(hào)中心，動(dòng)一發(fā)牽全身，所以信號(hào)通路常常會(huì)以它們命名。還有些大Boss會(huì)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手組成一個(gè)信號(hào)通路的核心，比如TGF-β/Smad、Jak/Stat、PI3K/Akt、MAPK/ERK等。?有些小Boss也是要記的，因?yàn)槿思彝瑯庸δ軓?qiáng)大，以它們?yōu)橹鹘堑南嚓P(guān)文獻(xiàn)堆積成山，是傳說中的明星分子，比如：BCL-2、BAX、PTEN、CDK4、caspase系列、KRAS、FOXO1等（不勝枚舉）。其余小嘍啰們（大Boss遙遠(yuǎn)的上下游蛋白），如果不是你研究的對(duì)象或者研究對(duì)象直接上下游，不要太care，除了蛇精病沒人讓你背出來！

第二步

向大小BOSS上下游延展

所謂研究機(jī)制，入門級(jí)的無非是A-B-C三個(gè)分子之間（A調(diào)控B，C是B的底物）的相互關(guān)系，例如A在X細(xì)胞中的作用是依賴B和C的，敲除A后BC表達(dá)發(fā)生改變，用BC的抑制劑或者激活劑可以改變A敲除的效果等等。我建議你首先要選定自己研究的某個(gè)BOSS或者小嘍啰，然后以它們?yōu)橹行模蛏舷掠巍伴_火”。?比如人家讓你研究A，這里以抑癌基因FOXO1在肝癌細(xì)胞凋亡過程中的機(jī)制為例，要知道FOXO1正好處于PI3K/Akt和MAPK/ERK兩條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的匯聚點(diǎn)：

這時(shí)候關(guān)鍵的是確定B和C，做了相關(guān)芯片的可以去找表達(dá)差異基因是否處在這兩個(gè)通路中，窮X的實(shí)驗(yàn)室可能就得手動(dòng)大批量qRT-PCR了。

?

第三步

啟動(dòng)高能豪華裝備

光說不練是絕對(duì)不行滴，我給大家送福利來助攻各位上手，順利展現(xiàn)信號(hào)通絡(luò)絕活！
1. 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)推薦
想要自己對(duì)感興趣的信號(hào)通路進(jìn)行查詢，有時(shí)間不妨訪問下面幾個(gè)比較贊的國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)：
Cellsignal：www.cellsignal.com/index.asp（雖然人家是買抗體的，但網(wǎng)站有很多干貨）KEGG：www.genome.ad.jp/kegg/（點(diǎn)此教你KEGG入門）Nature：pathwayinteraction databaseScience：STKE——database of pathway
2、通路圖繪制常用軟件推薦
想做出超高顏值SCI通路圖，必然少不了以下幾大作圖軟件：
IBS
該軟件是由華中科技大學(xué)薛宇教授的CUCKOO團(tuán)隊(duì)做的，非常適合繪制基因結(jié)構(gòu)、序列互作結(jié)合的示意圖。IBS可以下載使用也可以在線使用，兩者唯一的差別就是下載版的樣品圖比在線版要多。
ScienceSlide
ScienceSlide是一款專門做醫(yī)學(xué)圖片的ppt插件，安裝后，會(huì)在PPT界面出現(xiàn)一個(gè)工作條，包括了常用元件、信號(hào)通路、方法學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)等幾千種素材。只需要選擇相應(yīng)的模板就可以在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行文字及分子形狀的修改而后做成精致無比、賞心悅目的示意圖。
PathwayBuilder
這是一款專業(yè)的細(xì)胞信號(hào)通路繪圖軟件，功能強(qiáng)大，體積容量比較小，使用方便。軟件自帶基本元素（分子、細(xì)胞、模式生物、甚至人體組織器官及系統(tǒng)的）模板，還自帶很多經(jīng)典通路，在上面可以直接修改，非常方便。

3、頂級(jí)裝備推薦——《醫(yī)學(xué)信號(hào)通路圖解》

除了數(shù)據(jù)庫(kù)和作圖軟件加持，這本《醫(yī)學(xué)信號(hào)通路圖解》才是你必須要看的！?。?br>

它能幫你理清思路，打好根基。解螺旋剛開啟了0元免費(fèi)領(lǐng)書活動(dòng)，現(xiàn)在，這本書可以0元包郵送到家！??！哪里不會(huì)翻哪里，一本看完，從此面對(duì)復(fù)雜的通路機(jī)制不再迷茫！

這本書有多牛呢？

目錄如下圖：

亮點(diǎn)1：大牛力薦，科研小白入門必讀
南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院腫瘤科主任張健教授為本書做序，初衷是幫科研小白走進(jìn)科研大門，解決閱讀文獻(xiàn)后，不能清晰把握該文獻(xiàn)的主題思路；不能清楚理解各種細(xì)胞信號(hào)通路的研究途徑；關(guān)于機(jī)制方面的研究更是沒頭緒等”三不能“問題。
本書的“圖說”的過程，是幾位研究生反復(fù)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀與理解的過程，也是科研小白逐步成長(zhǎng)的過程，可高效提升大家的科研思維和能力。
亮點(diǎn)2：高分雜志精華圖，讓你深刻認(rèn)識(shí)疾病及機(jī)制
一篇的文章的精華都在于圖片的展示，一張美觀的通路機(jī)制圖可以幫助我們形象直觀地理解復(fù)雜的通路機(jī)制網(wǎng)絡(luò)。
《醫(yī)學(xué)信號(hào)通路圖解》中的圖片來自高分雜志中的精華部分，對(duì)各個(gè)常見病種、常見機(jī)制的深入分析及總結(jié)歸納，將通路機(jī)制涉及相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行拓展和歸納總結(jié)，有助于大家對(duì)疾病及機(jī)制有全面的認(rèn)識(shí)。
亮點(diǎn)3：圖片解讀思路新穎，助力你發(fā)SCI、中標(biāo)國(guó)自然
文中對(duì)圖片進(jìn)行解讀，內(nèi)容涉及干細(xì)胞的起源及克隆進(jìn)化、腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞、腫瘤代謝通路、免疫代謝、鐵死亡、蛋白互作網(wǎng)絡(luò)等科研熱點(diǎn)問題。
能幫助大家直觀了解相關(guān)熱點(diǎn)問題的研究方法和思路，幫助讀者理解與記憶，從而較好運(yùn)用到自己的科研實(shí)踐之中。
這是一本可供大牛閱讀學(xué)習(xí)的書，更是為醫(yī)學(xué)小白掃盲信號(hào)通路圖的書，一本掃清你發(fā)SCI路上的障礙，高顏值通路圖，助力你脫單卷死室友，秒殺醫(yī)學(xué)同行！

適合人群：任何剛步入生物領(lǐng)域科研的人文獻(xiàn)閱讀困難癥患者國(guó)自然基金申請(qǐng)者課題設(shè)計(jì)中機(jī)制部分遇到問題的醫(yī)學(xué)生

領(lǐng)取方式：關(guān)注微信公眾號(hào)科研書周周送，回復(fù)關(guān)鍵詞：66