World Journal of Cancer Research 世界肿瘤研究, 2014, 4, 41-46
Published Online October 2014 in Hans. https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,/journal/wjcr
https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,/10.12677/wjcr.2014.44008
Review of the ERK5 Signaling
Pathway Research
Song Luo*, Shengfa Su, Weiwei Ouyang#, Bing Lu#
Teaching and Research Section of Oncology, Guiyang Medical University, Guiyang
Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,
Received: Sep. 25th, 2014; revised: Oct. 16th, 2014; accepted: Oct. 20th, 2014
Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
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Abstract
Extracellular signal regulated kinase 5 (ERK5) is an important part of mitogen activated protein kinase (MAPK) system, and also is a new signal transduction pathway of MAPK signaling system, which has attracted much attention in recent years. ERK5 can be activated by many stimulating factors and plays an important role in cell survival, proliferation and differentiation. Furthermore, ERK5 is closely related to vascular development and proliferation, and other critical functions. This paper focuses on the origin, structure, property, physiological features of ERK5, and the relation-ship between ERK5 and tumor and non-oncologic diseases, and reviews the research direction in the future.
Keywords
ERK5, Signaling Pathways, MAPK
ERK5信号通路研究现状
罗松*，苏胜发，欧阳伟炜#，卢冰#
贵阳医学院肿瘤学教研室，贵阳
Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,
收稿日期：2014年9月25日；修回日期：2014年10月16日；录用日期：2014年10月20日
*第一作者。
#通讯作者。
摘要
细胞外信号调节激酶5(extracellular signal regulated kinase, ERK5)是丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)系统中的重要组成部分，也是MAPK信号转导通路中较新的一条通路，近几年备受人们关注。它可以被各种刺激因素激活，对细胞生存、增殖和分化有着重要作用，与血管发育、增殖等功能密切相关。本文从ERK5的来历、结构、性质、特点以及与肿瘤和非肿瘤疾病的关系，并对它以后的研究方向进行综述。
关键词
ERK5，信号通路，MAPK
1. MAPK简介
丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase, MAPK)是哺乳动物内广泛存在的一类丝/苏氨酸蛋白激酶，可以被一系列的细胞外信号或刺激所激活，是自然界生物体内普遍存在的信号转导系统之一，可将胞外的刺激信号传递至胞核内，参与细胞的增殖、分化、转化及凋亡等不同功能[1]。目前，基于序列的同源性和功能差异，已经确定有4条MAPK信号转导通路[2]：细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal regulated kinase, ERKl/2)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun amino-terminal kinase, JNK)/应急激活蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPKs)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinause, p38MAPK)和细外信号调节激酶5(extracellular signal regulated kinase, ERK5)/大丝裂素活化蛋白激酶l(big MAP kinase l, BMKl)4条途径。
2. ERK5的来历
MAPK通路是细胞信号传导网络中最为重要的传导通路之一，几乎所有的生长因子及部分细胞因子的信号所诱发的细胞各种反应都离不开此通路。目前的研究表明，ERK5是MAPK系统中的重要组成部分，ERK5信号转导通路也是MAPK信号转导通路中较新的一条通路[3]。最早是在1995年Zhou等通过PCR等方法获得MEK5基因的cDNA后，以MEK5为探针采用酵母双杂交筛选的方法发现了ERK5，并发现它只能被MEK5激活而不能被MEKl和MEK2激活[4]。ERK5是一条非典型的MAPK通路，Lee等通过PCR扫描人类胎盘的cDNA文库后分离出一种新的MAPK信号通道分子，因其独特的大分子结构，被称为大MAPK通路[5] [6]。
3. ERK5的结构
ERK5分子量较大，为115 kD，它是由816个氨基酸构成的120 kU蛋白，长度几乎是其他MAPK家族成员的2倍，与ERK1和ERK2有50%的相似性[7]。ERK5的编码基因erk5包含2445碱基对编码6个外显子和5个内含子，通过不同的剪接方式可产生a、b、c三种亚型。其中仅ERK5a具有激酶活性，与ERK5a 相比ERK5b、ERK5c的氨基端分别缺少69和139个氨基酸残基，ERK5b和ERK5c不具有激酶活性，但能阻断ERK5a与其上游激MEK5结合，抑制ERK5a的活化，并能抑制ERK5a-MEF2C通路的转录活性[8]。
ERK5蛋白是由蛋白激酶区和转录激活区两部分构成的，激酶区高度保守的双磷酸化位点(Thr, Tyr)位于N端，含有苏氨酸–谷氨酸–酪氨酸残基活化序列(TEY序列)，TEY序列中所含的丝氨酸和苏氨酸
残基是激酶区的两个磷酸化位点，丝氨酸和苏氨酸残基被上游激酶(MEK5)双磷酸化后导致ERK5/BMKl 蛋白的激活。N端还有细胞质定位区(氨基酸1~77)MEK5结合区(氨基酸78~139)，低聚反应区(氨基酸140~406)可以使底物磷酸化。ERK5独特的大梭基端部分，是转录激活区[9]。
ERK5有一个唯一的COOH端和12区循环。ERK5在MAPK家族中的独特性就在于它的C端尾巴，这个独特的C末端包含有400个氨基酸的扩展，所以也被称作BMK1，这有别于MAPK家族的其他成员。Buschbeckl等[10]逐渐删除C端区域后发现ERK5激酶活性大大降低，而ERK5激酶活性是依赖于其上游MAPK级联的，这就表明C端尾巴可能有自主抑制作用，他们还发现ERK5通过磷酸化C端尾巴，有自动激活C端尾巴活性的能力。ERK5几乎在所有细胞株中都有表达，并且在细胞核和细胞质中都有定位，而这种定位也取决于它的C端区域。
4. ERK5信号通路性质及特点
ERK5可以被各种刺激因素激活，包括一些有丝分裂原和一些细胞应激(例如氧化作用和渗压震扰)等[4]，还能够被某些生长因子激活，如：表皮生长因子、神经生长因子和纤维生长因子等[11]。它正常位于胞浆，当激活后转位至胞核，才可以调节转录因子活性，产生调控细胞生长、发育、分裂及细胞间功能的同步性等多种生理功能[12]。ERK5的直接酶作用底物是转录因子肌细胞增强因子(myocyte en-hancing factor-2C MEF2C)，它的蛋白与ERK5的C端结合，被ERK5磷酸化后可以增强其转录的活性[13]。
ERK5是一类高度保守的苏氨酸/酪氨酸蛋白激酶中的一个重要的一级激酶，ERK5信号通路是ERK 通路中的重要组成部分。通过ERK5通路的磷酸化级联反应，多种刺激因素激活MAPKKK(MEKK3或MEKK2)，再激活MAPKK(MKK5)，最后激活ERK5，进而调节特定基因的表达[14]。ERK5还可以磷酸化其上游激活因子MEK5而对自身的磷酸化过程进行反馈调节[15]。
MEK5属于MAPKK家族的成员，免疫共沉淀法显示，MEK5是ERK5唯一且特异性上游激酶，它对于ERK5激酶具有高度特异性，即使在MEK5过表达的情况下也不激活MAPK家族的其他成员[16]。MEK5有两种不同的亚型：MEK5α和MEK5β，两者是同分异构体。MEK5α主要分布在有丝分裂活跃的组织当中，而MEK5β则主要分布在终末分化的组织当中。研究发现，MEK5α对ERK5激酶活性的调节作用是至关重要的，MEK5α通过与ERK5分子的结合来诱导磷酸化反应的发生，而MEK5β则通过阻断MEK5α和ERK5的连接而对ERK5信号转导通路起着负性调节作用[17]。
Cude[18]等检测ERK5在不同细胞周期中的水平，研究结果表明：ERK5在细胞周期G2-M期激活，并且这种激活对于G2-M之间的转化具有十分重要的意义，发现阻断ERK5会下调细胞周期蛋白D1和细胞周期蛋白E的表达，导致细胞周期停滞于G1期和生长抑制[19]。
5. ERK5与疾病的关系
由于ERK5有以上独特的结构、性质及特点，所以它在疾病中发挥着重要的作用，特别是在疾病的发病机制及治疗方面的作用尤为明显。ERK5在生理学上它能使细胞生存、增殖、变异，在病理学上具有致癌作用，同时可以诱导心肌细胞肥大、动脉硬化[20]。
5.1. ERK5和肿瘤的关系
ERK5同其他的MAPK信号转导通路一样，对细胞生存、增殖和分化起着极其重要的作用[6]；Kato 等[21]研究发现，ERK5可以促进细胞生存，抑制凋亡；ERK5与血管发育、增殖等功能密切相关[22]；ERK5信号通路是血管分化发育必需的，ERK5对保护内皮细胞功能和维持血管的完整性起关键性作用[6]。ERK5信号通路可引起细胞正常增殖周期紊乱，导致细胞过度增殖，从而导致肿瘤的发生。而且其不仅在肿瘤新生血管中发挥关键作用，也参与了调节肿瘤细胞的侵袭和迁移[23]。
ERK5表达在许多肿瘤细胞中。在乳腺癌中，ERK5激活后能诱导正常乳腺上皮细胞及乳腺癌细胞增值，有20%的乳腺癌患者过表达ERK5，在早期复发乳腺癌组织中ERK5表达增加[24]，Antoon等[25]研究39例乳腺临床肿瘤样本发现有30例中ERK5被激活，占76.9%。ERK5通过调节有丝分裂促进肝癌细胞的增值[26]。Sticht等人通过免疫组化的方法研究口腔鳞癌的石蜡切片，ERK5的表达率为27.4% (76/277)；在头颈部鳞癌中，T1/2期ERK5的表达率20.3%(27/133)，T3/4期ERK5的表达率34%(49/144)，NO期ERK5的表达率19.3%(22/144)，N1-3期ERK5的表达率33.1%(54/163)，I-III期ERK5的表达率17.9%(19/106)，IV期ERK5的表达率33.3%(57/171)，所以，ERK5的高表达和肿瘤的分期及淋巴结转移有关[27]。在头颈部鳞癌中，ERK5作为EGFR介导的下游底物，有可能会成为一个新的目标靶点，ERK5抑制剂阻止EGFR诱导肿瘤细胞的扩散，对增加西妥昔单抗的抗肿瘤作用也许是有效的[27]。在ERK5与前列腺癌的研究中：①ERK5表达在前列腺癌中；②ERK5超表达提高前列腺的致癌作用；③ERK5蛋白表达在前列腺切除的前列腺癌病人中；④ERK5核染色可作为前列腺癌的一个独立预后标志[28]；ERK5功能被损害后可以抑制前列腺癌细胞的侵袭，减少ERK5的表达量可以抑制前列腺癌细胞的侵袭能力[29]。Ramos等研究发现恶性间皮瘤与ERK5信号通路有关[30]。ERK5信号通路可以介导非霍奇金淋巴瘤表达某些特异性基因[31]。在严重骨髓侵犯白血病中，ERK5信号通路抑制剂BIX02189能诱导白血病肿瘤细胞凋亡不影响健康捐赠者的T淋巴细胞[32]。
ERK5信号通路在肿瘤侵袭和转移过程中起传递和放大信号的作用。Sticht等[27]、Castro等[33]、Zen 等[26]、Ramsay等[29]的研究都表明ERK5信号通路在口腔鳞癌、乳腺癌、肝癌、前列腺癌侵袭和转移过程中起传递和放大信号的作用。还有研究表明，ERK5通过促进血管的形成和血管内环境的稳定对维持肿瘤的生长起重要作用[34]。
5.2. ERK5和其它非肿瘤疾病的关系
ERK5信号通路不仅和许多肿瘤有密切的关系，在许多非肿瘤疾病中发挥同样发挥着重要的作用。在心脏疾病中，ERK5和心脏肥厚重塑及心肌细胞的生存有关，它通过调节下游因子MEF2的活动在调解心脏肥厚的重塑[35]；Lee等研究发现HB-EGF通过EGFR-ERK5-MEF2A-COX-2信号通路途径诱导心脏肥大[20]。在糖尿病内皮功能紊乱和动脉粥样硬化中，p90核糖体S6蛋白激酶(p90 ribosomal S6 kinase, p90RSK)/ERK5复合物可以作为介入治疗的一个新的靶点[36]；在糖尿病视网膜病变中，ERK5的抑制作用可以调节葡萄糖诱导纤维连接蛋白的产生，从而成为一种糖尿病视网膜病变的辅助治疗措施[37]；ERK5在肾小囊脏层细胞表达，并可作为糖尿病肾病的一个潜在治疗靶点[38]。在慢性肾小球性肾炎实验模型中，激活ERK5可以提高细胞生存能力和细胞外基质的积聚[39]。MEK5/ERK5/MEF2通路可介导丙肝病毒进入肝细胞，ERK5通路激活生长因子和其他细胞外信号诱导这一过程的实现[40]。Li等研究表明特定条件下的流体剪切力可激活ERK5信号通路，这一通路的激活对于成骨细胞骨架结构与功能的维持以及促进成骨细胞的增殖都起到至关重要的作用[41]，而且和骨关节炎软骨损伤发病机制密切相关[42]。
6. 展望
ERK5信号通路是细胞内一个非常重要的信号通路，在个体生长发育以及肿瘤的发生发展中起着重要的桥梁作用，它对于很多疾病(特别是肿瘤)的发病机制、治疗及预防有很大的作用，特别是肿瘤靶向治疗，新药开发具有很大的意义。MEK5-ERK5信号通路在原发性和转移性肿瘤中有重要作用，如何合理阻断ERK5信号通路或抑制MEK5/ERK5复合物的形成可能为肿瘤的治疗提供新的思路。由于它是一条较晚发现的信号通路，目前对于它的研究甚少，进一步探讨ERK5通路在各种疾病的发生、发展过程中的变化规律，对于揭示疾病的发生发展机制，从而采取合理的信号传导阻断方法治疗疾病具有重要价值，这也是以后的研究重点。
基金项目
吴阶平医学基金一般项目(320.6799.1129)。
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白介素IL-6信号转导及其通路研究概述 细胞因子是一类参与免疫系统的细胞之间通信的蛋白质，除此之外，许多细胞因子在免疫系统之外也具有调节功能。1986年白介素IL-6作为B细胞刺激因子被Kishimoto组分子克隆。IL-6在免疫系统外的活性还有肝细胞刺激因子和骨髓细胞分化诱导蛋白。 白介素IL-6含有184个氨基酸，属于糖基化蛋白质。IL-6可以由多种类型细胞合成和分泌，包括单核细胞、T细胞、成纤维细胞和内皮细胞。IL-6结合受体有两种，一种是特异性受体IL-6R（80kDa I型跨膜蛋白），另一种是gp130，是IL-6家族细胞因子的所有成员的常见受体亚单位。gp130可以在所有细胞表达，但IL-6R的表达受到更多的限制，主要发现于肝细胞、嗜中性粒细胞、单核细胞和CD4+ T细胞。 白介素IL-6受体gp130的二聚化会导致两种细胞内信号通路的启动：经典信号通路和反式信号通路（见下文）。白介素IL-6的受体IL-6R可以在细胞膜经过蛋白质水解，形成可溶性的IL-6R（sIL-6R），在人类中，也可以在翻译阶段进行剪接mRNA，进而产生sIL-6R。在经典信号通路中，IL-6与膜上的IL-6R结合，随后与结合在细胞膜上的gp130结合，启动细胞内信号传导。在IL-6反式信号通路中，IL-6与sIL-6R结合，IL-6和sIL-6R的复合物与细胞膜结合的gp130结合，从而引发细胞内信号。 白介素IL-6是最重要的炎症细胞因子之一。IL-6在通过膜结合和可溶性受体的信号传导中是独特的。有趣的是，这两种途径的生物学后果有很大差异，通过膜结合受体的经典IL-6信号通路主要是再生和保护性的，可溶性IL-6R的IL-6反式信号通路是促炎症的。响应于受体激活的IL-6的细胞内信号传导是通过STA T依赖和STAT独立的信号模块，其由复杂的调节网络调节。IL-6的复杂生物学对该细胞因子的治疗靶向具有影响。 白介素IL-6胞内信号通路可以简单的概述为：IL-6与受体复合物结合后，激活JAK1。JAK1磷酸化gp130细胞质部分内的酪氨酸残基，这些磷酸酪氨酸基序是STAT转录因子，SOCS3反馈抑制剂和衔接蛋白和磷酸酶SHP2的募集位点。SHP2连接到MAPK级联，使Gab1磷酸化，磷酸化的Gab1转移到质膜上，协调正在进行的MAPK和PI3K活化。Src家族激酶独立于受体磷酸化并激活Y AP。 白介素IL-6信号转导第一步：激活JAK。 大多数细胞因子受体缺乏胞内激酶活性，生长因子的受体例外。白介素IL-6胞内信号转导首先激活Janus激酶（JAK），开启酶促反应。通过JAK N末端的同源结构域内（JH）
224 中国医药生物技术 2009年6月第4卷第3期Chin Med Biotechnol, June 2009, V ol. 4, No. 3 DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2009.03.012 · 综述·Notch信号通路研究进展 王利祥，华子春 1917 年，Morgan 及其同事在果蝇体内发现一种基因，因其功能部分缺失可导致果蝇翅缘出现缺口，故命名该基因为 Notch。随后的研究发现，Notch 从无脊椎动物到脊椎动物的多个物种中表达，其家族成员的结构具有高度保守性，在细胞分化、发育中起着关键作用。迄今研究已阐明 Notch 信号通路的主要成员及核心转导过程，然而随着研究的深入，人们逐渐认识到该通路实际上处于十分复杂的调控网络之中，而这与其在发育过程中功能的多样性相符合。本文结合最新进展，系统阐述 Notch 信号通路的组成，功能，作用机制及调控，并揭示该通路异常与疾病的联系。 1 Notch 受体 Notch 受体是一个相对分子量约为 30 000 的 I 型膜蛋白，由胞外亚基和跨膜亚基组成，2 亚基之间通过 Ca2+ 依赖的非共价键结合形成异源二聚体。胞外亚基包含一组串联排列的 EGFR 和 3 个家族特异性的 LNR 重复序列。EGFR 在 Notch 受体与配体的结合中起关键作用，在果蝇中，Notch 受体的第 11 位和 12 位 EGFR 介导了其与配体的结合。LNR 位于 EGFR 的下游，富含半胱氨酸，介导了 2 亚基之间 Ca2+ 依赖的相互作用。跨膜亚基包括跨膜区、RAM 序列、锚蛋白重复序列、核定位序列、多聚谷氨酰胺序列以及 PEST 序列。RAM 结构域是 Notch 信号效应分子 CBF1/RBPJk 主要的结合部位。ANK 重复序列结构域是 Deltex、Mastermind 等的结合部位，这些蛋白对Notch 信号通路有修饰作用。PEST 结构域与泛素介导的Notch 胞内段降解有关[1]。 2 Notch 配体 Notch 配体与受体一样为 I 型跨膜蛋白。果蝇 Notch 配体有 2 个同源物 Delta 和 Serrate，线虫的 Notch 配体为 Lag 2，故又称 Notch 配体为 DSL 蛋白。脊椎动物体内也发现了多个 Notch 配体，与 Delta 同源性高的称为Delta 样分子，与 Serate 同源性高的被称作 Jagged。目前，发现人的 Notch 配体有 D ll l、3、4和 Jagged l、2。配体胞外 DSL 结构域在进化中高度保守，是配体与受体结合、激活 Notch 信号所必需的。Notch 配体的胞内域较短，仅70 个左右氨基酸残基，功能尚未阐明。近来研究发现，Delta 1 的胞内域能够诱导细胞的生长抑制[2]。有人推测，配体胞内段可能类似与受体胞内段，具有信号转导功能，但具体机制有待进一步研究。3 Notch 信号传递与效应因子 迄今研究发现主要有 6 种信号通路在多细胞生物的生长中发挥关键作用，分别是刺猬、骨形态发生蛋白、无翅、类固醇激素受体、Notch 和受体酪氨酸激酶。Notch 相对于其他信号通路结构较简单，没有第二信使的参与。现有研究提出了 Notch 信号活化的“三步蛋白水解模型”[3]。首先，Notch 以单链前体模式在内质网合成，经分泌运输途径，在高尔基体内被 Furin 样转化酶切割成相对分子质量为180 000 含胞外区的大片段和 120 000 含跨膜区和胞内区的小片段。两者通过 Ca2+依赖性的非共价键结合为异源二聚体，然后被转运到细胞膜。当 Notch 配体与受体结合，Notch 受体相继发生 2 次蛋白水解。第一次由 ADAM 金属蛋白酶家族的 ADAM 10/Kuz 或 ADAM 17/TACE 切割为 2 个片段。N 端裂解产物（胞外区）被配体表达细胞内吞，而 C 端裂解产物随后由早老素 1/2，Pen-2，Aph1 和Nicastrin 组成的γ-促分泌酶复合体酶切释放 Notch 受体的活化形式 NICD。 经典的 Notch 信号通路又称为 CBF-1/RBP-Jκ依赖途径。CBF-1/RBP-Jκ本身是 1 个转录抑制因子，能够特异性地与 DNA 序列“CGTGGGAA”相结合，并招募 SMRT，SKIP，I/II 型组蛋白去乙酰化酶等蛋白形成共抑制复合物，抑制下游基因的转录。当 Notch 信号激活后，NICD 通过上述酶切反应被释放进入胞核，通过 RAM 结构域及 ANK 重复序列与 CBF-1/RBP-Jκ结合使共抑制复合物解离，并募集 SKIP，MAML 1 组成共激活复合体，激活下游基因的转录。Notch 信号的靶基因多为碱性螺旋-环-螺旋转录抑制因子家族成员，如哺乳动物中的 HES、非洲爪蟾中的XHey-1，以及近来发现的 BLBP [3]。此外，存在非CBF-1/RBP-Jκ依赖的 Notch 信号转导途径。最近有研究报道，果蝇 Notch 结合蛋白 Deltex 是某些组织特异性非 Su （H）依赖性信号所必需的，同时发现 Deltex 也具有拮抗Notch 的功能 [4]。 4 Notch 信号途径功能 Notch 信号途径的功能最初是在果蝇神经系统发育的 基金项目：国家自然科学基金（30425009，30730030）；江苏省自然科学基金（BK2007715） 作者单位：210093 南京大学医药生物技术国家重点实验室 通讯作者：华子春，Email：zchua@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html, 收稿日期：2009-02-01
综述与进展 p38M APK信号转导通路与细胞凋亡研究进展 王誉霖1,张励才2 作者单位：1.安徽省宣城市人民医院麻醉科242000;2江苏徐州医学院作者简介： 王誉霖（1978，女,吉林市人，住院医师，硕士。研究方向：疼痛信号转导及调控。 主题词p38丝裂原活化蛋白激酶类；细胞凋亡;综述 中图分类号R345文献标识码A文章编号1674 8166（201012 1665 03 丝裂原活化蛋白激酶（mitog en2activated pr otein kinase,MA PK级联是细胞内广泛存在的丝/苏氨酸蛋白激酶超家族，是将细胞质的信号传递至细胞核并引起细胞核发生变化的重要物质。目前在人类已鉴定了4条MAPK途径:细胞外信号调节蛋白 激酶（ex tra cellular sig nal regulated protein kinase,ERK途径,C Jun 基末端激酶（c Jun N term inal kinase,JN K/应激活化蛋白（stress activated protein kinase,SAPK途 径,ERK5/大丝裂素活化蛋白激酶1（big MAP MAP kinase,BM K1途径和p38M APK（p38mitogen activated protein kinases,p38MA PK 传导途径［1］。p38 信号途径是 MAPK家族中的重要组成部分，多种炎症因子和生长因子及应激反应可使p38MAPK的酪氨酸和苏氨酸双磷酸化，从而激活p38M APK,使它在炎症、细胞应激、凋亡、细胞周期和生长等多种生理和病理过程中起重要作用。因此,p38MAPK 通路参与了多种刺激引起的信号级联反应，表明它在引起多种细胞反应中起重要作用，并且,p38在细胞凋亡中也有着重要的调节效应。1 p38M APK信号转导通路 丝裂原活化蛋白激酶（m ito gen activated pr otein kinase,MA PK级联是细胞内重 要的信号转导系统之一。在哺乳动物细胞M APK通路主要有:细胞外信号调节激酶（extracellular signal r eg ulated kinase,ERK ffi路、p38MA PK 通路、c jun 氨基末端激酶（c jun N term inal kinase,JNK通路和ERK5 通路［1］。其中,p38MAPK 是M APK 家族中的重要成员。
World Journal of Cancer Research 世界肿瘤研究, 2014, 4, 41-46 Published Online October 2014 in Hans. https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,/journal/wjcr https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,/10.12677/wjcr.2014.44008 Review of the ERK5 Signaling Pathway Research Song Luo*, Shengfa Su, Weiwei Ouyang#, Bing Lu# Teaching and Research Section of Oncology, Guiyang Medical University, Guiyang Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html, Received: Sep. 25th, 2014; revised: Oct. 16th, 2014; accepted: Oct. 20th, 2014 Copyright ? 2014 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Extracellular signal regulated kinase 5 (ERK5) is an important part of mitogen activated protein kinase (MAPK) system, and also is a new signal transduction pathway of MAPK signaling system, which has attracted much attention in recent years. ERK5 can be activated by many stimulating factors and plays an important role in cell survival, proliferation and differentiation. Furthermore, ERK5 is closely related to vascular development and proliferation, and other critical functions. This paper focuses on the origin, structure, property, physiological features of ERK5, and the relation-ship between ERK5 and tumor and non-oncologic diseases, and reviews the research direction in the future. Keywords ERK5, Signaling Pathways, MAPK ERK5信号通路研究现状 罗松*，苏胜发，欧阳伟炜#，卢冰# 贵阳医学院肿瘤学教研室，贵阳 Email: 4567436@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #ouyangww103173@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html,, #lbgymaaaa@https://www.doczj.com/doc/1f13963323.html, 收稿日期：2014年9月25日；修回日期：2014年10月16日；录用日期：2014年10月20日 *第一作者。 #通讯作者。
细胞信号转导途径研究方法 一、蛋白质表达水平和细胞内定位研究 1、信号蛋白分子表达水平及分子量检测: Western blot analysis. 蛋白质印迹法是将蛋白质混合样品经SDS-PAGE后,分离为不同条带，其中含有能与特异性抗体(或McAb)相应的待检测的蛋白质(抗原蛋白)，将PAGE胶上的蛋白条带转移到NC膜上此过程称为blotting，以利于随后的检测能够的进行，随后,将NC膜与抗血清一起孵育，使第一抗体与待检的抗原决定簇结合(特异大蛋白条带)，再与酶标的第二抗体反应,即检测样品的待测抗原并可对其定量。 基本流程： 检测示意图：
2、免疫荧光技术 Immunofluorescence （IF） 免疫荧光技术是根据抗原抗体反应的原理，先将已知的抗原或抗体标记上荧光素制成荧光标记物，再用这种荧光抗体（或抗原）作为分子探针检查细胞或组织内的相应抗原（或抗体）。在细胞或组织中形成的抗原抗体复合物上含有荧光素，利用荧光显微镜观察标本，荧光素受激发光的照射而发出明亮的荧光（黄绿色或桔红色），可以看见荧光所在的细胞或组织，从而确定抗原或抗体的性质、定位，以及利用定量技术测定含量。 采用流式细胞免疫荧光技术（FCM）可从单细胞水平检测不同细胞亚群中的蛋白质分子，用两种不同的荧光素分别标记抗不同蛋白质分子的抗体，可在同一细胞内同时检测两种不同的分子（Double IF），也可用多参数流式细胞术对胞内多种分子进行检测。 二、蛋白质与蛋白质相互作用的研究技术 1、免疫共沉淀（Co- Immunoprecipitation, Co-IP）
Co-IP是利用抗原蛋白质和抗体的特异性结合以及细菌蛋白质的“protein A”能特异性地结合到免疫球蛋白的FC片段的现象而开发出来的方法。目前多用精制的protein A预先结合固化在agarose的beads 上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads上的prorein A就能吸附抗原抗体达到沉淀抗原的目的。 当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质－蛋白质间的相互作用被保留了下来。如果用蛋白质X的抗体免疫沉淀X，那么与X在体内结合的蛋白质Y也能沉淀下来。进一步进行Western Blot 和质谱分析。这种方法常用于测定两种目标蛋白质是否在体内结合，也可用于确定一种特定蛋白质的新的作用搭档。缺点：可能检测不到低亲和力和瞬间的蛋白质－蛋白质相互作用。 2、GST pull-down assay GST pull-down assay是将谷胱甘肽巯基转移酶（GST）融合蛋白（标记蛋白或者饵蛋白，GST, His6, Flag, biotin …）作为探针，与溶液中的特异性搭档蛋白(test protein或者prey被扑获蛋白)结合，然后根据谷胱甘肽琼脂糖球珠能够沉淀GST融合蛋白的能力来确定相互作用的蛋白。一般在发现抗体干扰蛋白质－蛋白质之间的相互作用时，可以启用GST沉降技术。该方法只是用于确定体外的相互作用。
生物技术通讯 ＬＥＴＴＥＲＳＩＮＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１８Ｎｏ．２Ｍａｒ．，２００７ 综述 文章编号：１００９－０００２（２００７）０２－０３３６－０３ 蛋白质组学方法在细胞内信号转导研究中的应用 李敏，周慧，崔银秋 吉林大学生命科学学院生物大分子实验室，吉林长春１３００２１ ［摘要］蛋白质组学的新技术为我们研究细胞内的信号转导过程提供了更广泛和崭新的思路，它克服了传统技术的局限 性，实现了对蛋白的高通量分析。简要综述了蛋白质组学技术在信号转导过程中信号分子的确定、定量，磷酸化等翻译后修 饰的识别，以及蛋白质之间相互作用研究等方面的应用。 ［关键词］蛋白质组学；信号转导 ［中图分类号］Ｑ２５FＱ５０３［文献标识码］Ａ ＡｐｐｌｙｉｎｇＰｒｏｔｅｏｍｉｃＭｅｔｈｏｄｓｔｏＣｅｌｌｕｌａｒＳｉｇｎａｌＴｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ ＬＩＭｉｎ，ＺＨＯＵＨｕｉ，ＣＵＩＹｉｎ－ｑｉｕ ＢｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅＬａｂ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２１，Ｃｈｉｎａ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｍｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｈａｔｈａｖｅｅｍｅｒｇｅｄｉｎｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓｐｒｏｖｉｄｅｕｓｍｕｃｈｍｏｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎｄｎｅｗｉｎ－ ｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｉｔｈａｓｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｐｒｏｔｅｉｎａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅ．Ｉｎｔｈｉｓｌｅｔｔｅｒ，ｔｈｅａｐｐｌｙｉｎｇｏｆｐｒｏｔｅｏｍｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎｄｅｆｉｎｉｎｇａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｎｇ ｓｉｇｎａｌｉｎｇｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｐｏｓｔ－ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｐｒｏｔｅｉｎ－ｐｒｏｔｅｉｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｒｅ－ ｓｅａｒｃｈｄｕｒｉｎｇｃｅｌｌｕｌａｒｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓFｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ ２０世纪９０年代以来，对细胞内信号转导途径的研究逐渐成为国内外生物学界广泛关注的热点。由于信号的传递在细胞的增殖、分化和生存等过程中都起着十分关键的作用，因而逐渐成为解决许多重要理论及实践问题的基本思路和有力武器。近年来有关细胞信号转导研究的方法层出不穷。传统地，人们主要利用ＲＮＡ干扰技术、抗体免疫沉淀、３２Ｐ标记结合蛋白质印迹法（Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｔｉｎｇ）、ＳＤＳ－聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＳＤＳ－ＰＡＧＥ）等方法来检测和鉴定信号传递过程中差异表达的信号分子及关键蛋白的磷酸化。这些方法和技术能够做小量的分析，但无法进行大规模的研究。随着双向电泳（ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ，２－ＤＥ）和质谱技术的不断完善与发展，蛋白质组学方法越来越多地被用于研究胞内信号转导过程。它弥补了传统方法的不足之处，实现了高通量大规模的研究模式。近年来，蛋白质组学方法应用于信号转导的研究，主要在对蛋白表达谱的检测和定量、翻译后修饰的识别，以及蛋白质之间相互作用图谱的绘制等方面。蛋白质组学方法为我们完整地绘制细胞内信号转导网络图提供了更为可靠的依据。以下就近年来该领域的一些新技术及应用做一简要综述。 １信号蛋白的寻找和确定 细胞受到外界的刺激后，首先吸引许多锚定蛋白、衔接蛋白的结合，引起蛋白的相互作用，并随之引发胞内的一系列信号蛋白的改变（如级联磷酸化事件的发生），最终信号传递到核基因，表达或阻抑表达一些特征蛋白，或者作用于某些特定的细胞器，引发其他生物学效应。由此可见，要了解一种信号途径的具体过程，首先要对该过程的特征信号分子及下游所表达的蛋白进行确定。目前，二维电泳结合质谱技术（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ或ＥＳＩ－ＭＳ）已经成为蛋白质组学的首选工具，来获得不同状态下的细胞全蛋白质组。许多研究通过选择性抑制或激活信号通路并筛选２－ＤＥ的效应分子成功地鉴定了信号转导过程中的靶标。本文作者所在研究室［１］利用２－ＤＥ结合ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ，对处于不同生理条件下的ＮＩＨ３Ｔ３细胞的全细胞裂解液进行双向电泳分离及软件分析。在我们筛选的ａＦＧＦ拮抗剂小肽存在的条件下，鉴定出３种表达量下调、１种表达量上升的蛋白，其中鸟苷酸结合蛋白α－１１亚单位和１Ｃ型核因子分别参与胞内ａＦＧＦ信号传导以及转录调控。近来人们又开发出许多以２－ＤＥ为基础的改进方法，包括从样本制备、分离到染色等各方面，来对蛋白进行更好的分离分析，如亚细胞分离、差异凝胶电泳（ＤＩＧＥ）技术等［２］。 ２－ＤＥ的优势是能够更直观地提供信号蛋白的相对分子质量、等电点、相对表达丰度等信息，但它在分离一些ｐＩ过大或过小、疏水性强的低丰度蛋白时有很大的困难。最近研究较多的多维蛋白质鉴定技术（ｍｕｌｔｉｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｉｎｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈ－ｎｉｑｕｅ，ＭｕｄＰＩＴ）［３］弥补了上述缺陷。ＭｕｄＰＩＴ能够更有效地检测疏水蛋白，且在分析来自胞内细胞器的蛋白时具有更高的效率。最常用的是二维液相色谱（２Ｄ－ＬＣ），它首先对蛋白复合物进行酶 ［收稿日期］２００６－０８－３０ ［基金项目］吉林省科技发展计划项目（２００４０４１１－３） ［作者简介］李敏（１９８２－），女，硕士研究生 ［通讯作者］崔银秋，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｃｕｉｙｑ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ３３６
信号通路研究思路
证明一个药物能通过抑制P38表达而发挥保护细胞的作用，需要做的是： 要证明你的药物是通过抑制P38表达而发挥保护作用，首先要证明P38表达增加会导致损伤。 其次，要证明你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 首先证明P38表达增加会导致损伤。 这里需要建立一个损伤模型。正如你提到的，钙离子导致P38mapk的增高，如果某种损伤可以通过钙离子导致P38mapk的增高，那么你就建立起了一个损伤模型。这时，对P38做个RNA干扰，使其表达下降，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说P38mapk的增高会导致损伤。 这里最好不要用P38的抑制剂SB来处理，因为这个抑制剂是针对P38活性的抑制剂，抑制的是P38的磷酸化，而不是表达量。 如果说明的问题是p38磷酸化水平增加而导致损伤，那么我建议用抑制剂。这时还可以用Dominant-negative。抑制剂的实验证实该药物不影响P38表达，而影响其活化。（应该首先考虑选用抑制剂，因为目前一些药物的作用机制不是抑制靶点的表达，而是抑制靶点的激活。如果在此应用RNAi的话，很可能会漏掉这个机制或增加实验步骤。） 其次，要证明你的药物存在保护作用。
当然就是用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，再检测P38表达，如果用药组相对于没有用药组P38表达下降，那么可以说你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 这一步看似不必要，其实是最重要的步骤，而国内的文章往往忽略了这一关键环节。 这里建议还是用RNA干扰P38表达，再用你的药物处理，再进行损伤刺激，如果用药组与没有用药组的损伤程度一致，那么才可以说你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 抑制剂也有其局限性，有时是“致命”的，主要原因是抑制剂缺乏特异性。虽然我们在文章里看到用抑制剂的时候都说是什么什么的特异性抑制剂，但真的那么特异吗？其实往往是作者为了写文章发文章的需要而夸大了抑制剂的特异性。细胞里无数的信号通路，谁也不能保证抑制剂在作用于靶分子时不会影响其他信号通路。其实无论什么抑制剂，对剂量的要求都相对比较苛刻，为什么？就是因为一旦浓度高了，就不知道会干扰到其他哪些信号通路，从而产生很多说不清道不明的现象。 PI3K的抑制剂---LY294002和wortmannin,它们都能抑制PI3K和相关的激酶，但LY294002的浓度达到200μM常用来抑制DNA依赖的蛋白激酶（DNA-PK）；wortmannin在浓度超过3μM常用来抑制运动失调性毛细血管扩张基因
1 JAK-STAT信号通路 1) JAK与STAT蛋白 JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。 (1) 酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor） 许多细胞因子和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号，这包括白介素2?7（IL-2?7）、GM-CSF（粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子）、GH（生长激素）、EGF（表皮生长因子）、PDGF （血小板衍生因子）以及IFN（干扰素）等等。这些细胞因子和生长因子在细胞膜上有相应的受体。这些受体的共同特点是受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。受体与配体结合后，通过与之相结合的JAK的活化，来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的转递。 (2) 酪氨酸激酶JAK（Janus kinase） 很多酪氨酸激酶都是细胞膜受体，它们统称为酪氨酸激酶受体（receptor tyrosine kinase, RTK），而JAK却是一类非跨膜型的酪氨酸激酶。JAK是英文Janus kinase的缩写，Janus在罗马神话中是掌管开始和终结的两面神。之所以称为两面神激酶，是因为JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。JAK蛋白家族共包括4个成员：JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2，它们在结构上有7个JAK同源结构域（JAK homology domain, JH），其中JH1结构域为激酶区、JH2结构域是“假”激酶区、JH6和JH7是受体结合区域。 (3) 转录因子STAT（signal transducer and activator of transcription）STAT被称为“信号转导子和转录激活子”。顾名思义，STAT在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用。目前已发现STAT家族的六个成员，即STAT1-STAT6。STAT蛋白在结构上可分为以下几个功能区段：N-端保守序列、DNA结合区、SH3
证明一个药物能通过抑制P38表达而发挥保护细胞的作用，需要做的是： 要证明你的药物是通过抑制P38表达而发挥保护作用，首先要证明P38表达增加会导致损伤。 其次，要证明你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 首先证明P38表达增加会导致损伤。 这里需要建立一个损伤模型。正如你提到的，钙离子导致P38mapk的增高，如果某种损伤可以通过钙离子导致P38mapk的增高，那么你就建立起了一个损伤模型。这时，对P38做个RNA干扰，使其表达下降，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说P38mapk的增高会导致损伤。 这里最好不要用P38的抑制剂SB来处理，因为这个抑制剂是针对P38活性的抑制剂，抑制的是P38的磷酸化，而不是表达量。 如果说明的问题是p38磷酸化水平增加而导致损伤，那么我建议用抑制剂。这时还可以用Dominant-negative。抑制剂的实验证实该药物不影响P38表达，而影响其活化。（应该首先考虑选用抑制剂，因为目前一些药物的作用机制不是抑制靶点的表达，而是抑制靶点的激活。如果在此应用RNAi的话，很可能会漏掉这个机制或增加实验步骤。） 其次，要证明你的药物存在保护作用。 当然就是用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，如果这时损伤刺激不会导致损伤，那么可以说你的药物存在保护作用。 再次，证明你的药物可以抑制P38表达。 用你的药物先处理一下，再来损伤刺激，再检测P38表达，如果用药组相对于没有用药组P38表达下降，那么可以说你的药物可以抑制P38表达。 最后，证明你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 这一步看似不必要，其实是最重要的步骤，而国内的文章往往忽略了这一关键环节。 这里建议还是用RNA干扰P38表达，再用你的药物处理，再进行损伤刺激，如果用药组与没有用药组的损伤程度一致，那么才可以说你的药物是由于抑制了P38表达而发挥保护作用。 抑制剂也有其局限性，有时是“致命”的，主要原因是抑制剂缺乏特异性。虽然我们在文章里看到用抑制剂的时候都说是什么什么的特异性抑制剂，但真的那么特异吗？其实往往是作者为了写文章发文章的需要而夸大了抑制剂的特异性。细胞里无数的信号通路，谁也不能保证抑制剂在作用于靶分子时不会影响其他信号通路。其实无论什么抑制剂，对剂量的要求都相对比较苛刻，为什么？就是因为一旦浓度高了，就不知道会干扰到其他哪些信号通路，从而产生很多说不清道不明的现象。 PI3K的抑制剂---LY294002和wortmannin,它们都能抑制PI3K和相关的激酶，但LY294002的浓度达到200μM常用来抑制DNA依赖的蛋白激酶（DNA-PK）；wortmannin在浓度超过3μM常用来抑制运动失调性毛细血管扩张基因突变（ATM)以及DNA-PK。相对而言，MEK1/2
细胞凋亡信号转导通路研究 细胞凋亡（apoptosis）是一种正常的生理性细胞死亡，它是在各种细胞因子的参与和严格控制下，有步骤的裂解过程，是为了维持机体内环境的稳定。细胞凋亡不足引起的疾病有肿瘤、自身免疫病等；凋亡过度引起的疾病有心肌缺血、心力衰竭、神经退行性疾病、病毒感染等；动脉粥样硬化是由于细胞凋亡过度与不足并存引起的疾病。由于细胞凋亡和这些重大疾病紧密相连，近些年来被广泛关注。研究最多的主要是细胞凋亡过程中的蛋白因子和通路。目前，凋亡通路一般认为有3条：死亡受体、线粒体和内质网通路。 标签：凋亡；caspases；死亡受体；线粒体；内质网 1死亡受体通路 死亡受体是一类跨膜蛋白，属肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族，该家族也被称为神经生长因子受体（NGFR）超家族。已知的死亡受体有TNFRI、Fas、DR3、DR4和DR5、CAR1。其相应的配体分别为TNF、FasL、Apo-3、Apo-2L、ASLV，这些配体构成了TNF超家族。它们由胞外区，跨膜区和胞内区组成，死亡受体与相应的配体结合后，可以通过一系列的信号转导过程，将凋亡信号传向细胞内部，最终引起caspases级联反应，引起细胞凋亡。 1.1 Fas/FasL介导的細胞凋亡FasL与Fas结合后，诱导Fas分子聚集成三聚体，通过Fas胞浆内死亡结构域DD与适配蛋白FADD结合，FADD的死亡效应结构域DED连接caspase-8的DED部分，形成死亡诱导信号复合体DISC，caspase-8经过加工以活性形式从DISC中释放出来。活化的caspase-8 可以绕开线粒体直接激活caspases家族其他成员caspase-3、6、7等引起细胞凋亡。目前，caspase-8激活下游的caspases诱导凋亡主要存在两种信号通路，这两种途径的激活主要由caspase-8的量决定：当DISC中caspase-8足量时，通过第一条信号途径，激活caspase-3、6、7，引起细胞裂解而凋亡；而当caspase-8少量时，通过第二条信号途径，caspase-8将胞浆中bcl-2家族的促凋亡蛋白分子bid裂解成一个含BH3结构域的tBid和一个小片段jBid[1]。tBid被运送到线粒体，与Bcl-2/Bax 的BH3结构域形成复合物，导致CytC释放，并与Apaf-1结合并活化Apaf-1激活caspase-9，随之激活caspase-3等引起凋亡。最新的研究表明，Fas的DD结构域还可以直接结合DAXX，激活JNK途径引起细胞凋亡。Fas/FasL细胞凋亡最重要的不同就是没有细胞核的参与和基因的活化。 1.2 TNFR1/TNF-α介导的细胞凋亡TNFR1含有3个功能域C端死亡域、ASD 和NSD，前两者在凋亡中起重要作用。 生理条件下，跨膜形式和可溶性TNF-α前体都是以三聚体的形式发挥作用的。TNF-α三聚体与TNFR1相互交联后诱导TNFR1的DD区聚集。TNFR1的DD区与TRADD的DD区相互作用，引起细胞裂解而凋亡或者导致线粒体释放CytC和Smac，活化线粒体凋亡途径。TRADD还可直接与TANK结合，激活JNK
关于信号转导研究的若干问题 郑仲承 （中国科学院上海生物化学研究所） 目录 第一节信号以及细胞传递信号的主要“设备” 第二节信号转导系统的特征 第三节二聚作用是调节信号转导的一个重要机制 第四节信号转导的生物学效应 第五节以信号转导为靶的疾病治疗 第六节走向未来 打信号（Signalling）是生物结间通消息的一种最基本,最原始和最重要的方式。比如，老虎沿着一个圈撒了一泡尿。这个圈所划定的范围就成为这只老虎的"领地"。别的老虎经过时，闻到这种味道就"识相"地悄悄离去，免遭麻烦。孙悟空用金箍棒在地上划了一个圈，让唐僧、八戒、沙僧和小龙马待在里面。妖怪来了，想抓走唐僧，却被这个圈发出的万道金光所逼退。又如，我国古代的烽火台，在外敌入侵时，狼烟四起，发出警报。交战双方下的战书，包括哀的美登书，都传递了作战的消息。写信、打电话、打手电。发暗示、对口令、对暗号、发SOS求救信号也是发消息，同情报的手段。美好的事情也要用信号来传达。如，蜜蜂告诉伙伴什么地方有美味的花粉时，就在伙伴们面前飞舞。以各种不同的优美舞姿指示食物的方向、方位、品种、数量和距离等等。鸟类在求偶时，相互欢快地仆翼，顶喙；蛇类在交欢时纠缠盘结的双蛇快步舞；昆虫的鸣叫等等。愉悦的信号还有下课的铃声、睡觉的号声、开饭的钟声、空调机的马达声等，当然，还有无线电的歌声，电视机的笑声等等。总之，生物的生命活动离不开信号。 生物的细胞每时每刻都在接触着来自细胞内或者细胞外的各种各样信号。有的信号激奋高昂，促进细胞增殖；有的信号谆谆劝诱，使细胞向一定的方向分化；有的信号如此迷惘，使得细胞误入歧途，无节制地分裂，"疯长"；有的信号哀徊低荡，让细胞心甘情愿地去死亡！ 虽然，我们身居闹市，经常在车辆的轰隆声和不绝耳的喇叭声、小贩的叫卖声、鸟叫蝉鸣、打击碰撞、潺潺流水、电话电视……中煎熬，但是，我们总能我自岿然不动地处变不惊，在这些杂乱无章的信号中找到自己需要的信号，作出正确的反应，安然地生活。即对有些信号置之不理，对有些信号听之任之，对有些信号一关了之，都有些信号则照此办理，作出反应。细胞也有一个接受、归纳、分析、筛选、放大、传达、处理和答复(响应)信号的过程与机制，使得细胞最终决定：是增殖分裂；是分化成熟；是变异追求一时的痛快，求己之生存而不顾其载体的死活，最后落个鸡飞蛋打，统统死光光；还是干干脆脆地自作了断，一死了之。 可见，信号只是个诱因，生理反应是信号作用于细胞的最终结果。相同的信号作用于不同的细胞可以引发完全不同的生理反应；不同的信号作用于同一种细胞却可以引发出相同的生理反应。细胞的一切生命活动都与信号有关，信号是细胞一切活动的始作俑者。因此，对信号转导的研究非常重要，非常有用。无怪乎近几年你也打信号，我也打信号，他、她也打信号，信号转导研究成为一个发烫的热点。 第一节信号以及细胞传递信号的主要“设备” 可以将细胞内的信号转导与电子计算机作比较。那些起着细胞内信号转导通路作用的分子可以视作为细胞内集成电路的分子转换器(开关)，它们放电时就与适当的信号接受器相连接。想象一下吧，尽管有些差异，电子计算机的操作过程与细胞内信号转导事件何其相似乃而！二者都有信息的定向流动；二者都有编纂过的语言，并通过它们将信息加以译释；二者又都有一套套的反应系统，通过这些反应就可以对它们所接受到的输入信号作出响应。当然，有生命的细胞比之电子计算机要高明得多。设想一下，在任何时刻，会有多少不同的细胞外刺激同时施加于细胞之上！它们驱动了多少细胞内信号转导通路！但是，在细胞内，所有这些信号通路都有严密的协调关系。显然，细胞内信号转导是一个有严密组织的，并且是高度网络的过程。 一作用于细胞的信号 生物细胞所接受的信号有多种多样，从这些信号的自然性质来说，可以分为物理信号、化学信号和生物学信号等几大
彭英才教授,博士生导师,河北大学电子信息工程学院,保定071002 赵新为副教授,日本东京理科大学理学部,河北大学客座教授 刘明研究员,中国科学院微电子研究中心,北京100029 1福间雅夫.应用物理(日文,2002;71:964 2Ono Y.,et al.IEEE Trans.Electron Devices,2000;47:147 3W ang T.H.,et al.Appl.Phys.Lett.,2001;78:2160 4Dutta A.,et al.Jpn.J.Appl.Phys.,2000;39:4647 5李国华.物理,2001;30:436 6裕之.电子通信学会志(日文,1997;80:717 7Peng Y.C.,et al.Semiconductor Photonics and Technology,2000;6:129 8W ang Z.G.,et al.Science in China,2000;43:861 9Hu ffaker P.L.,et al.Appl.Phys.Lett.,1997;70:1781 10王占国.世界科技研究与发展,2000;22:111徐少辉等.物理,2002;31:558 12K ane B.E.Nature,1998;393:133 13Smet J.H.,et al.Nature,2002;415:281 Several Active Fields in the N anometer Q uantum De2 vices Peng Y ing2cai①,Zhao X in2wei②,Liu Ming③ ①Pro fessor,Supervisor o f Ph.D.Candidates,College o f Electronic and In2 formational Engineering,H ebei Univer sity,Baoding071002
2012年12月第2卷第24期·综 述·抑郁症信号转导通路研究 李爱师 海军机关门诊部，北京 100841 [摘要] 长期给予抗抑郁剂可以增加脑内cAMP依赖性PKA的表达水平，继而激活cAMP反应元件结合蛋白。CREB可以调节脑源性神经生长因子的表达。大量的研究表明cAMP 和BDNF是多种抗抑郁剂的共同通路，现就此进行综述，探讨其与抗抑郁剂之间的关系，为精神药理和新药研发提供依据。 [关键词]抑郁症；抗抑郁剂；cAMP反应元件结合蛋白；脑源性神经生长因子 [中图分类号]?R749.4 [文献标识码]?A [文章编号]?2095-0616（2012）24-31-03 Recent progress in sigal transduction research of major depression LI?Aishi Navy Headquarters Clinics of PLA,Beijing 100841,China [Abstract] It is known that long-term antidepressant administration increases the expression of cAMP-dependent PKA and thereby the activity of the transcription factor cAMP response element binding protein (CREB), which leads to enhanced transcription of genes containing a cAMP-responsive element in their promotor. One of the target genes of CREB is brain-derived neurotrophic factor (BDNF),which play a central role in the mechanism of antidepressant action. Several lines of evidence suggest that cAMP response element binding protein(CREB)and brain derived neurotrophic factor(BDNF)are common targets of different classes or antidepressants.The present review will explore these two signal transduction pathways involved in antidepressant action and their possible use in psychopharmacogenomics and drug discovery. [Key words] Depression;Antidepressant;cAMP response element binding protein;Brain derived neurotrophic factor 抑郁症（depression）是一种慢性、反复发作的情感性精神疾病，其临床表现多样，如食欲和睡眠障碍，情绪低落，悲观厌世，甚至具有自杀倾向。随着生活节奏的加快和社会竞争的日益激烈，抑郁症的发病率逐渐升高。据世界卫生组织推测，目前全球约有3.4亿抑郁症患者，且这个数字以每年113%的增长率快速递增，预计到2020年，抑郁症可能成为仅次于心脏病的第2大疾病[1]。Schildkraut和Bunney等在1965年几乎同时提出抑郁症发病的“单胺假说（monoamine hypothesis）”，该学说认为，抑郁症的生物学基础主要是由于脑内单胺递质5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）和（或）去甲肾上腺素（norepinephrine，NE）的缺乏。目前临床使用的抗抑郁药（antidepressant）绝大多数是基于“单胺策略”的药物，即通过增强5-HT和（或）NE的神经传递发挥作用的。而抑郁症是基因与环境相互作用的结果，发病机制复杂，临床上仍然有30%患者对单一靶点抗抑郁剂治疗无效，并且临床使用的抗抑郁剂大多存在“延迟起效”“有效率不高”“不良反应严重”等亟待解决的问题[2-3]。目前大多数研究认为，单胺水平的降低所引起的受体以及受体后信号转导通路的适应性变化是抑郁症发生的关键因素，本研究就此作一综述。 目前研究发现，长期给予5-HT重吸收抑制剂以及其他种类的抗抑郁剂，可以导致cAMP第二信使通路在多个水平上的适应性改变，包括CREB表达增强[4]。转录因子CREB的上调表明长期抗抑郁剂可以调节特异性基因靶标，而且这些基因靶标本身可以介导抗抑郁剂的活性。多种基因靶标能够被CREB所调控，例如BDNF以及它的跨膜受体蛋白酪氨酸B（trkB）。长期给予5-HT重吸收抑制剂以及其他种类的抗抑郁剂，可以增加海马中BDNF和trkB的表达[5]。这些研究证均提示：长期的抗抑郁治疗可以上调cAMP通路及BDNF-trkB水平，这为抗抑郁剂的发展提供了新的信息。 1?抗抑郁剂与cAMP第二信使通路 1.1?抗抑郁剂调节cAMP水平 有许多5-HT受体的亚型可以调节cAMP功能，其中5-HT4、5-HT5 A、5-HT6、5-HT7受体亚型可以刺激cAMP产生，而5-HT1A、5-HT1B、5-HT1D、5-HT1E受体亚型则抑制cAMP产生，这些受体被腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase，AC）耦联，该酶分别经刺激型G蛋白（Gs）和抑制型G蛋白（Gi）分解ATP成cAMP。G蛋白有三个亚基，α、β、γ，与该受体相互作用的激动剂可以导致这些亚基的分离，产生自由状态的、具有生物活性的α、β、γ，用来调节腺苷酸环化酶的活性。抗抑郁剂可以影响cAMP系统的首次依据是发现抗抑郁治疗可以降低β肾上腺素受体产生cAMP的水平，后来多项研究也证实，除5-HT重吸收抑制剂外，其他种类的抗抑郁剂均可以产生同样结果。长期抗抑郁治疗可以增加cAMP系统的受体后成分，包括AC酶活性的提高，PKA酶水平的提高，CREB 和特定的靶标基因功能及表达的增强[6]。长期给予一些种类的抗抑郁剂而非5-HT重吸收抑制剂可以增加AC的GTP活性，原因可能是由于GS与AC耦联活性的增加而导致的，而非GS 与AC表达的增加。 CHINA MEDICINE AND PHARMACY 31