《细胞信号系统生物学》
Systems
Biology of Cell Signaling
作者： James Ferrell
出版社：Garland Science
索书号：Q257/F383/2022Y
ISBN：9780815346036
在生物学，细胞信号或细胞间通讯是细胞生命活动的基本活动单元。信号是一个实体的代码或传达信息。生物过程是涉及许多信号分子的复杂相互作用。细胞感知并正确响应其微环境的能力是发育，组织修复和免疫以及正常组织动态平衡的基础。信号相互作用和细胞信息处理中的错误可能导致疾病；例如癌症，自身免疫性疾病和糖尿病。通过了解细胞信号系统，临床医生可以更有效地治疗疾病，并且从理论上讲，研究人员可以开发人造组织。
这种针对外源性信号所发生的各种分子活性的变化，以及将这种变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能的过程称为信号转导(Signal Transduction)，其最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应。在物质代谢调节中往往涉及到神经-内分泌系统对代谢途径在整体水平上的调节，其实质就是机体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞接收信号并将其转变为细胞功能上的变化的过程。所以，阐明细胞信号转导的机理就意味着认清细胞在整个生命过程中的增殖、分化、代谢及死亡等诸方面的表现和调控方式，进而理解机体生长、发育和代谢的调控机理。
细胞外信号传导通常需要以下步骤：信号分子合成和释放信号分子;信号传输到目标细胞;信号与特定受体的结合导致信号的激活;信号转导途径的启动。
信号传导剂可以是物理试剂，例如机械压力、电压、温度和光，也可以是化学试剂，例如肽、类固醇、萜类化合物等。它可以是食品或与病原体相关的模式，也可以是氧气或二氧化碳水平或特别是生物合成的信号分子，如激素和铁精蛋白（ektohormones）。信号分子的物理化学性质（例如，溶解度（疏水性或亲水性））差异很大。一些信号分子是气态的，例如一氧化氮。另外，邻近细胞表面的蛋白质也可能是信号。
信号的最终路径可能是细胞内或细胞间。细胞间信号传递也称为细胞间通信。它可以是短距离或长距离。基于信号分子从源到目标细胞的这种路径的性质；所述信号转导途径被分为自分泌、邻分泌、旁分泌和内分泌。
受体在细胞信号传导中起关键作用。受体有助于识别信号分子（配体）。但是，某些受体分子会对物理因素（电压、光等）作出反应。受体分子通常是蛋白质。受体可以位于细胞表面或细胞内部，例如胞浆，细胞器和细胞核（尤其是转录因子）。通常，细胞表面受体会结合不可渗透膜的信号分子，但有时它们也会与可渗透膜的信号分子相互作用。信号传导中的关键步骤是信号分子的去除和降解。有时受体也被降解。神经递质再摄取 是在神经系统中常见的一种信号分子清除的机制，并且是某些类型的处方精神药物的目标。
与配体的结合引起受体的构象变化，从而导致信号的进一步传递。由于构象变化，该受体可以显示酶活性（称为酶受体），或者具有离子通道打开或关闭活性（称为通道受体）。有时受体本身不包含酶促或通道样结构域，但它们与酶或转运蛋白相连。一些受体（如核细胞质超家族）具有不同的机制。一旦与信号结合，它们就会改变其DNA结合特性和细胞对核的定位。
受体的酶促活性的结果通常导致募集额外的分子变化，从而引起信号转导“级联”。这些中间体通常形成第二信使系统。在信号转导级联内，可能存在酶和转运蛋白，其作用方式与受体相似。酶活性包括共价修饰，例如蛋白水解切割，磷酸化/去磷酸化，甲基化/去甲基化，泛素化/去泛素化等。这些改变有助于调节信号在细胞中的传播。在信号的细胞内部分发生的重要现象是信号放大。在信号放大过程中，最初会激活一些受体。细胞内反应导致多个次级信使被激活，从而放大了初始信号。
高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的细胞间相互识别、相互反应和相互作用的机制。通过细胞信号系统，细胞或者识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种信号(来自于周围或远距离的细胞)，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞的死亡。
《细胞信号系统生物学》一书于2022年由Garland Science出版，作者是James Ferrell。我们如何理解基因、RNA 和蛋白质以及相关调控网络的复杂性？一种方法是寻找重复出现的动态行为类型。数学模型被证明是有用的，尤其是来自生化反应理论的模型，例如常微分方程模型。聪明、仔细的实验测试了这些模型及其在特定理论中的基础。这本教科书旨在为高级学生提供在建模、理论和实验方面进行信号转导研究所需的工具和见解。前几章总结了信号系统的基本组成部分：结合/解离、合成/破坏和激活/失活。后续章节介绍各种基本电路器件：放大器、稳定器、脉冲发生器、开关、随机尖峰发生器和振荡器。所有章节都始终使用化学动力学和非线性动力学的方法和概念，包括速率平衡分析、相平面分析、零斜线、线性稳定性分析、稳定节点、鞍座、不稳定节点、稳定和不稳定螺旋以及分岔。这本教科书旨在为具有定量倾向的生物学家和生物学倾向的物理学家提供将建模和理论应用于有趣的生物过程所需的工具和见解。本书适用于学习细胞生物学的高等生物学本科生和研究生。
本书作为讲述细胞生物学的书籍，内容专业详实，语言浅显易懂，具有以下特点：
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3、使读者能够将建模和理论应用于生物过程
4、 文章最后罗列参考文献，读者可进一步了解细胞信号转导前沿进展
本书目录
1.
绪论
2.
受体1:单体受体和配体
3.
受体2：多聚体受体和协同性
4.
下游信号1：化学剂量调节
5.
下游信号2：共价修饰
6.
下游信号3：调节生产或者破坏
7.
级联和放大
8.
双稳定性1：单时变量系统
9.
双稳定性2：具有两个时变变量的系统
10.
跨临界相分离与传染病
11.
负反馈：稳定和速度
12.
负反馈2：适应
13.
适应 2：不连贯的前馈调节和状态相关的失活
14.
负反馈3：震荡
15.
张弛振荡器
16.
兴奋性
17.
总结
王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生