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MAPK/ERK信號通路圖及簡介
發布時間: 2023-04-07 點擊次數: 2144次MAPK,絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)是細胞內的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。
研究證實,MAPKs信號轉導通路 存在于大多數細胞內,在將細胞外刺激信號轉導至細胞及其核內,并引起細胞生物學反應(如細胞增殖、分化、轉化及凋亡等)的過程中具有至關重要的作用。研究表明,MAPKs信號轉導通路在細胞內具有生物進化的高度保守性,在低等原核細胞和高等哺乳類細胞內,目前均已發現存在著多條并行的MAPKs信號通路,不同的細胞外刺激可使用不同的MAPKs信號通路,通過其相互調控而介導不同的細胞生物學反應。
ERK(extracellular signal-regulated kinase)信號通路 1986年由Sturgill等人首先報告的MAPK。最初其名稱十分混亂,曾根據底物蛋白稱之為MAP2K、ERK、MBPK、RSKK、ERTK等。此后,由于發現其具有共同的結構和生化特征,而被命名為MAPK。近年來,隨著不同MAPK家族成員的發現,又重新改稱為ERK。
哺乳類動物細胞中,與ERK相關的細胞內信號轉導途徑被認為是經典MAPK信號轉導途徑,目前對其激活過程及生物學意義已有了較深入的認識。研究證實,受體酪氨酸激酶、G蛋白偶聯的受體和部分細胞因子受體均可激活ERK信號轉導途徑。
如:生長因子與細胞膜上的特異受體結合,可使受體形成二聚體,二聚化的受體使其自身酪氨酸激酶被激活;受體上磷酸化的酪氨酸又與位于胞膜上的生長因子受體結合蛋白2(Grb2)的SH2結構域相結合,而Grb2的SH3結構域則同時與鳥苷酸交換因子SOS(Son of Sevenless)結合,后者使小分子鳥苷酸結合蛋白Ras的GDP解離而結合GTP,從而激活Ras;激活的Ras進一步與絲/蘇氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端結合,通過未知機制激活Raf-1;Raf-1可磷酸化MEK1/MEK2(MAP kinase/ERK kinase)上的二個調節性絲氨酸,從而激活MEKs;MEKs為雙特異性激酶,可以使絲/蘇氨酸和酪氨酸發生磷酸化,最終高度選擇性地激活ERK1和ERK2(即p44MAPK和p42MAPK)。ERKs為脯氨酸導向的絲/蘇氨酸激酶,可以磷酸化與脯氨酸相鄰的絲/蘇氨酸。在絲裂原刺激后,ERKs接受上游的級聯反應信號,可以轉位進入細胞核。
因此,ERKs不僅可以磷酸化胞漿蛋白,而且可以磷酸化一些核內的轉錄因子如c-fos、c-Jun、Elk-1、c-myc和ATF2等,從而參與細胞增殖與分化的調控。另外,ERK還可以磷酸化ERKs通路 的上游蛋白如NGF受體、SOS、Raf-1、MEK等,進而對該通路進行自身的負反饋調節。還有研究發現,ERKs可磷酸化胞漿內的細胞骨架成份,如微管相關蛋白MAP-1、MAP-2和MAP-4,參與細胞形態的調節及細胞骨架的重分布。
最近,國外學者又新克隆出ERK5及其上游激酶MEK5,這條MAPKs信號通路 可被H2O2及高滲刺激活[2],其底物為c-Myc。通過分子生物學技術發現還有ERK3 Kinase/ERK3及ERK4兩條通路存在,但目前對其激活信號、底物及生物學意義還不清楚。
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