丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是细胞内的一类丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶。研究证实，MAPKs信号转导通路存在于大多数细胞内，在将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，并引起细胞生物学反应（如细胞增殖、分化、转化及凋亡等）的过程中具有至关重要的作用。研究表明，MAPKs信号转导通路在细胞内具有生物进化的高度保守性，在低等原核细胞和高等哺乳类细胞内，目前均已发现存在着多条并行的MAPKs 信号通路，不同的细胞外刺激可使用不同的MAPKs信号通路，通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应。本文重点讨论近年来对并行MAPKs信号通路的生物学特点及其调控的研究进展。
1并行MAPKs信号通路的组成及其活化特点
在哺乳类细胞目前已发现存在着下述三条并行的MAPKs信号通路［1］。
1．1ERK（extracellular signal-regulated kinase）信号通路1986年由Sturgill等人首先报告的MAPK。最初其名称十分混乱，曾根据底物蛋白称之为MAP2K、ERK、MBPK、RSKK、ERTK等。此后，由于发现其具有共同的结构和生化特征，而被命名为MAPK。近年来，随着不同MAPK家族成员的发现，又重新改称为ERK。
在哺乳类动物细胞中，与ERK相关的细胞内信号转导途径被认为是经典MAPK信号转导途径，目前对其激活过程及生物学意义已有了较深入的认识。研究证实，受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联的受体和部分细胞因子受体均可激活ERK信号转导途径。如：生长因子与细胞膜上的特异受体结合，可使受体形成二聚体，二聚化的受体使其自身酪氨酸激酶被激活；受体上磷酸化的酪氨酸又与位于胞膜上的生长因子受体结合蛋白2（Grb2）的SH2结构域相结合，而Grb2的SH3结构域则同时与鸟苷酸交换因子SOS（Son of Sevenless）结合，后者使小分子鸟苷酸结合蛋白Ras的GDP解离而结合GTP，从而激活Ras；激活的Ras进一步与丝／苏氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端结合，通过未知机制激活Raf-1；Raf-1可磷酸化MEK1／MEK2（MAP kinase／ERK kinase）上的二个调节性丝氨酸，从而激活MEKs；MEKs为双特异性激酶，可以使丝／苏氨酸和酪氨酸发生磷酸化，最终高度选择性地激活ERK1和ERK2（即p44MAPK和p42MAPK）。ERKs为脯氨酸导向的丝／苏氨酸激酶，可以磷酸化与脯氨酸相邻的丝／苏氨酸。在丝裂原刺激后，ERKs接受上游的级联反应信号，可以转位进入细胞核。因此，ERKs不仅可以磷酸化胞浆蛋白，而且可以磷酸化一些核内的转录因子如c-fos、c-Jun、Elk-1、c-myc和ATF2等，从而参与细胞增殖与分化的调控。另外，ERK还可以磷酸化ERKs通路的上游蛋白如NGF受体、SOS、Raf-1、MEK等，进而对该通路进行自身的负反馈调节。还有研究发现，ERKs可磷酸化胞浆内的细胞骨架成份，如微管相关蛋白MAP-1、MAP-2和MAP-4，参与细胞形态的调节及细胞骨架的重分布。
最近，国外学者又新克隆出ERK5及其上游激酶MEK5，这条MAPKs信号通路可被H2O2及高渗刺激活［2］，其底物为c-Myc。通过分子生物学技术发现还有ERK3 Kinase／ERK3及ERK4两条通路存在，但目前对其激活信号、底物及生物学意义还不清楚。
1．2JNK／SAPK通路c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）又被称为应激活化蛋白激酶（stress-activated protein kinase，SAPK），是哺乳类细胞中MAPK 的另一亚类。目前，从成熟人脑细胞中已克隆了10个JNK异构体，它们分别由JNK1、JNK2和JNK3基因编码［3］，分子量46000的JNK1和分子量55000的JNK2在各种组织细
胞中广泛表达，而JNK3选择性在脑细胞中表达。
JNK／SAPK信号通路可被应激刺激（如紫外线、热休克、高渗刺激及蛋白合成抑制剂等）、细胞因子（TNFα，IL-1）、生长因子（EGF）及某些G蛋白偶联的受体激活。外界刺激可通过Ras依赖或非Ras依赖的两条途径激活JNK，小分子G蛋白Ras超家族的成员之一Rho可能也是JNK激活的上游信号［4］，Rho蛋白Rac及cdc42的作用可能是与p21激活的丝／苏氨酸激酶PAK结合，使其自身磷酸化而被激活，而活化的PAK进一步使JNK 激活。已有研究证实，双特异性激酶JNK Kinase（JNKK）是JNK／SAPK的上游激活物，包括MKK4（JNKK1）、MKK7（JNKK2），其中MKK7／JNKK2可特异性地激活JNK［5］，而MKK4则可同时激活JNK1和p38。JNKK的上游激活物为MEKK，MEKK1在体外过表达时可激活MEK，但MEKK1在体内高度选择性地磷酸化MKK4，从而激活JNK［6］。MEKK2也可通过MKK4激活JNK和p38。JNK／SAPK接受上游信号被激活后，可以进一步使核内的转录因子c-Jun氨基末端63及73位的丝氨酸残基磷酸化，进而激活c-Jun而增强其转录活性［7］。c-Jun氨基末端的磷酸化还可以促进c-Jun／c-Fos异二聚体及c-Jun同二聚体的形成，这些转录因子可以结合到许多基因启动子区AP-1位点，增加特定基因的转录活性。此外，JNK／SAPK激活后还可以使转录因子Elk-1和ATF2发生磷酸化，并使其转录活性增强。
1．3p38MAPK通路p38MAPK是1993年由Brewster等人在研究高渗环境对真菌的影响时发现的［8］。以后又发现它也存在于哺乳动物的细胞内，也是MAPKs的亚类之一，其性质与JNK相似，同属应激激活的蛋白激酶。目前已发现p38MAPK有5个异构体，分别为p38α（p38）、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ。其分布具有组织特异性：p38α、p38β1、p38β2在各种组织细胞中广泛存在，p38γ仅在骨骼肌细胞中存在，而p38δ主要存在于腺体组织。
研究证实，p38MAPK通路的激活剂与JNK通路相似。一些能够激活JNK的促炎因子（TNFα、IL-1）、应激刺激（UV、H2O2、热休克、高渗与蛋白合成抑制剂）也可激活p38，此外，p38还可被脂多糖及G＋细菌细胞壁成分所激活。p38信号通路也由三级激酶链组成，其上游激活物为MKK3、MKK4及MKK6，与MKK4不同，MKK3、MKK6仅特异性激活p38［9］。体外细胞转染实验表明，MEKK2。MEKK3可通过激活MKK4同时激活JNK和p38，而MEKK3通过激活MKK3特异性激活p38。不同的p38异构体对同一刺激可有不同的反应，IL-1对p38的激活明显强于p38β，TNF1-α使p38活性达到高峰的时间明显短于使p38β达到高峰的时间［10］。不同的异构体对底物的作用也具有选择性，p38 β2对ATF2的磷酸化作用明显强于p38，p38γ可以磷酸化ATF2，但却不能激活MAPKAP-K2和MAPKAP-K3［11］；不同的异构体与不同的上游激酶偶联，MKK6可以激活p38α、p38β2、p38γ，而MKK3仅能激活p38α、p38γ。
2并行的MAPKs 信号通路在细胞信号转导中的协调作用
在真菌中，并行的MAPKs信号通路在细胞信号转导中并无相互作用，其每一条MAPKs 通路都是相对独立的，通常不与其它通路发生交联。能够维持这种相对独立的机制是由于存在着支架蛋白（如STE5），它可将外界信号激活的细胞信号通路中的各个信号分子结合到一起，形成复合物，起到生理性隔室化的效应，从而防止这条通路与其它通路发生交联［12］。对真菌说来，不同的MAPKs通路调节不同的生理过程；对于同样的刺激，几条并行的通路
并不同时被激活；其中一条通路若出现突变，也不影响其它通路的信号传递。
研究表明，哺乳类细胞也可通过多种机制维持其每一条MAPKs信号通路信号转导的特异性。一条通路中的各信号分子可以直接形成复合物，如MEK1与Ras、Raf-1［13］可形成复合物，每一信号分子的空间构象通常是其相互识别的基础，如Raf-1、MEK仅识别它们的天然底物MEK及ERK，而变性的ERK则不能被识别。晚近，Schaeffer和Whitmarsh等人报告在哺乳类细胞中也存在着类似于真菌的支架蛋白，如MP1（MEK Partner1）可以特异性与MEK1和ERK1形成复合物并促进其活化［14］，而JIP-1（JNK interacting protein-1）可以特异性与MKK7和JNK形成复合物并促进其活化［15］。但是，在哺乳类细胞中并行的MAPKs信号通路对细胞信号转导具有更为复杂的协调作用。同一刺激，可同时激活几条MAPKs通路，如应激刺激可同时激活ERK、JNK和p38MAPK三条通路，而EGF可同时激活JNK及ERK二条通路，并行的MAPKs通路之间通过复杂的机制既可相互区别、又能相互调节。有研究证实，在成纤维细胞中，激活SAPK的刺激可以诱导MKP-1基因的表达，但激活ERK的刺激并无此作用，由于MKP-1可使ERK去磷酸化活性降低，提示这二条通路之间具有相互调控，这一调节机制的存在可使细胞特异地对激活SAPK通路的刺激发生反应［16］。此外还有学者报告，JNK及ERK均可磷酸化转录因子Elk-1，促进TCF（ternary complex factor）的形成、增加SRE（serum response element）的转录活性，提示SRE是这二条通路的汇合点，表明细胞可对不同的细胞外刺激信号进行整合，最终产生协调的生物学反应［17］。由此可见，在哺乳类动物细胞中，并行的MAPKs通路相互区别、相互联系，确保了细胞反应的精确性和准确性。
3MAPKs 的灭活
研究体外培养的PC12细胞发现，ERK被细胞外刺激激活后，其活性增高持续时间的长短决定着细胞对刺激的反应形式：ERK的短暂激活可使细胞增殖，而ERK的持续激活可使细胞分化［18］。因此，MAPKs的灭活与其被激活同样重要，而且也是受到严格调控的。MAPKs调节位点的苏氨酸及酪氨酸残基被其上级双特异性激酶磷酸化激活，一组双特异性蛋白磷酸酶可使同样位点的苏氨酸及酪氨酸残基去磷酸化，从而灭活MAPKs。目前已知的双特异性磷酸酶有：MKP-1（CL100）、MKP-2、hvH3、hvH5、PAC-1、MKP-3、Pst-1、Pst-2。在COS细胞或大鼠胚胎成纤维细胞中表达的MKP-1不仅可阻断血清或TPA对ERK的激活，而且可以阻断激活的Ras及Raf对ERK的激活，在血管平滑肌细胞，MKP-1的反义寡核苷酸可以延长ERK的激活，但对激活的MEK1无影响，COS细胞及T淋巴细胞中，PAC-1的表达可阻断EGF、TPA及T细胞激活剂引起的ERK的激活。当MKP-1，MKP-2及PAC-1分别在COS细胞、NIH3T3细胞及Hela细胞中表达后，MKP-1可灭活JNK、ERK及p38，MKP-2可灭活ERK及JNK，PAC-1可灭活ERK及p38，当这些蛋白质过度表达时，其对底物的选择性丧失［19］。MKP-1、PAC-1均存在于细胞核中，为早期即刻反应基因，可以被生长因子及细胞应激所诱导。Pst-1、Pst-2是CL100样双特异性磷酸酶，在人皮肤成纤维细胞中为组成型表达，不为应激所诱导，在胞浆中高度选择性灭活ERK［20］．MKP-3（hvH6）及M3／6是新发现的2个双特异性磷酸酶，MKP-3在胞浆中选择性灭活ERK，而M3／6高度选择性灭活JNK及p38。
有时，MAPKs的灭活并不依赖于双特异性磷酸酶。在PC12细胞，蛋白磷酸酶2A（PP2A）是ERK灭活的限速酶，同时可下调MEK的活性［21］。由于PP2A主要位于胞浆中，因此，它主要灭活胞浆中的MAPKs。
MAPKs的灭活随其在细胞中的位置不同，由不同的磷酸酶灭活。PP2A、Pst-1、Pst-2可迅速灭活胞浆中的MAPKs，持续的MAPKs的激活，常伴有MAPKs转位到核，此时核中的MAPKs由位于细胞核中的双特异性磷酸酶MKP-1、PAC-1等灭活。此外，不同的MAPKs 为不同的双特异性磷酸酶选择性灭活。
4MAPK 信号通路激活的生物学意义
ERK信号通路在生长因子介导的细胞增殖过程中发挥重要作用已经为人们所公认。因为显性失活（dominant-negative）Ras、Raf-1突变体可以抑制细胞增殖，而持续激活的Raf-1可介导细胞增殖；同样，显性失活MEK突变体或持续激活的MEK分别抑制或促进NIH3T3细胞的增殖；突变的ERK或其反义cDNA可抑制细胞增殖［22］。此外，ERK通路也参予细胞分化。
JNK／SAPK及P38MAPK多在应激条件下激活，二者激活后的生物学意义，尚未完全澄清，但研究表明，这两条通路的激活可能与细胞凋亡及应激时的多种病理生理过程有关。
细胞凋亡在多细胞生物体的发育、稳态的维持及严重受损细胞的清除中发挥着重要的作用。多项研究表明，JNK的激活与多种细胞的细胞凋亡调控有关。神经生长因子（NGF）可使PC12细胞发生分化，当NGF从培养基中被去除后，JNK被激活，出现细胞凋亡；当PC12细胞被转染了JNK上游激酶MEKK1的显性失活突变体后，NGF撤除诱导的细胞凋亡可被阻断［23］。Jurkat细胞经γ射线处理后JNK可被激活，出现细胞凋亡，而当细胞被转染了显性失活JNK突变体后，γ射线诱导的凋亡可以被阻断，同样，激活的JNK过度表达可诱导细胞凋亡［24］。以上研究均表明，JNK的激活可诱导细胞发生凋亡。但是，有些细胞仅有JNK激活不足以引起细胞凋亡，IL-1可强烈地激活JNK，但在某些条件下也不引起凋亡，提示JNK激活作用可能具有细胞和刺激物的特异性。
此外，JNK激活方式的不同也可产生不同的生物学效应，γ射线照射Jurkat T细胞后，JNK被持续激活，细胞发生凋亡；而CD28单抗加PMA处理后，JNK被迅速而短暂的激活，细胞并不出现凋亡，而是被活化和增殖［25］。在PC12细胞中，NGF撤除诱导的凋亡不仅伴有JNK的激活、同时还伴有ERK活性的降低；ERK的持续激活可以阻止细胞凋亡的发生［23］。T细胞的激活需要来自TCR及CD28的双重刺激，TCR与配体结合后可激活ERK，而CD28与配体结合后可激活JNK，仅有ERK的激活，T细胞将成为无反应性T细胞，只有ERK及JNK两条通路均被激活后，T细胞才被激活，可发生增殖，产生IL-2［26］。CD40为B细胞表面的跨膜糖蛋白，其交联在B细胞的激活、增殖、分化过程中发挥着重要的作用，研究表明CD40的交联选择性激活JNK，而不是ERK。因此，B细胞JNK的激活可促进其增殖、分化［27］，由此可见，JNK通路也可以为细胞增殖提供信号，JNK及ERK两条信号通路信号的整合与协调决定着细胞的最终反应。
除此之外，JNK的激活还与病理条件下心肌细胞的代偿性肥大［28］、细胞表型转化［29］、肥大细胞脱颗粒、引起速发型变态反应有关。
吡啶咪唑类衍生物（SB202190、SB203580）可特异性抑制p38的激活，因此为研究p38在体内的作用提供了有力工具。p38可通过激活一些转录因子和其它的蛋白酶而产生一定的
生物学效应。目前认为，p38MAPK信号通路主要参与应激条件下细胞的免疫调节、炎症反应和细胞凋亡过程。如：特异性阻断P38 MAPK通路，可抑制脂多糖诱导的IL-1及TNF的产生［30］；SB203580可以使TNF诱导的IL-6表达减少，还可抑制CD28依赖性T细胞增殖和IL-2表达。还有学者报告，在HIV感染的淋巴细胞中p38 MAPK活性增高，应用特异性抑制剂或p38 MAPK反义寡核苷酸可特异性抑制病毒的复制［31］。在肾小球系膜细胞中，p38 MAPK激活可能参与IL-1诱导的前列腺素和一氧化氮合成调控［32］。在B淋巴细胞和PC12细胞中，p38 MAPK激活参与细胞凋亡的调控，与JNK可能有协同作用［33］。研究还发现，谷氨酸与中枢神经系统的NMDA受体结合后可激活p38 MAPK，导致脑颗粒细胞发生凋亡；高渗可激活肾髓质小管上皮MDCK细胞的p38 MAPK通路，从而促进betaine （维持细胞渗透压的一种溶质）载体基因的转录，使细胞能在高渗环境中生存并发挥其功能［34］。此外，p38 MAPK还可磷酸化MAPKAP-K2和MAPKAP－K3，这二者被p38 MAPK 磷酸化后激活，继之可磷酸化HSP27，磷酸化的HSP27可以促进细胞应激时紊乱的肌动蛋白修复。因此，应激时p38 MAPK的激活可促进应激后损伤细胞的修复［35］。
由于p38 MAPK异构体存在和分布具有组织细胞特异性、其对底物的作用具有选择性、加之不同的异构体与不同的上游激酶偶联，因此，不同的p38 MAPK信号通路在不同细胞中介导不同的生物学效应。在Jurkat细胞和Hela细胞，p38β的表达可减轻Fas抗体和紫外线引起的细胞凋亡，而p38α的表达则可加重相同刺激引起的细胞凋亡［36］。另外，p38信号通路也可与其它MAPKs信号通路的信息整合，共同决定细胞的生物学效应。如单纯JNK 激活可使心肌细胞发生肥大，如果JNK和p38两条通路同时激活，则可导致细胞病理反应［28］。在体外培养的SH-SY5Y细胞，高糖可同时激活JNK和p38两条MAPKs通路，诱导细胞凋亡；给予神经细胞保护因子后，JNK活性降低，而p38活性进一步增加，则可保护细胞免于凋亡［37］。
综上所述，并行的MAPKs信号通路各有特点，在生物体可介导多种细胞生物学效应。但是，随细胞类型不同、被激活的MAPKs亚类的不同、刺激因素不同及激活持续时间的不同，通过不同MAPKs亚类间信号的整
与协调可产生不同的、甚至完全相反的生物学效应。因此，深入探讨并行的MAPKs信号通路相互协调、相互调控的机制，将为生理和病理状态下细胞性状、功能改变的调控机制提供新认识。
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免疫与炎症相关信号通路 一、Jak/Stat Signaling:IL-6 Receptor Family Jak和Stat是许多调节细胞生长、分化、存活和病原体抵抗信号通路中的关 键部分。就有这样一个通路涉及到IL-6（gp130）受体家族，它帮助调节B 细胞的分化，浆细胞生成和急性期反应。细胞因子结合引起受体的二聚化同 时激活受体结合的Jak蛋白，活化的Jak蛋白对受体和自身进行磷酸化。这些磷酸化的位点成为带有SH2结构的Stat蛋白和接头蛋白的结合位臵，接头蛋白将受体和MAP激酶，PI3激酶/Akt还有其他的通路联系在一起。受体结合的Stat蛋白被Jak磷酸化后形成二聚体，转移进入细胞核调节目的基因的 表达。细胞因子信号传导抑制分子（SOCS）家族的成员通过同源或异源的 反馈减弱受体传递的信号。Jak或Stat参与其他受体蛋白的信号传导，在下 面Jak/Stat使用表格中有这方面的列举。研究人员已经发现Stat3和Stat5在一些实体肿瘤中被酪氨酸激酶而不是Jaks组成性激活。 JAK/STAT途径介导细胞因子的效应，如促红细胞生成素，血小板生成素， G-CSF，这些细胞因子分别是用于治疗贫血，血小板减少症和中性粒细胞减 少症的蛋白质类药物。该途径也通过干扰素介导信号通路，干扰素可以用来 作为抗病毒和抗增殖剂。研究人员发现，失调的细胞因子信号有助于癌症的 发生。异常的IL-6的信号或导致自身免疫性疾病，炎症，癌症，如前列腺癌 和多发性骨髓瘤的发生。Jak抑制剂目前正在多发性骨髓瘤模型中进行测试。Stat3具有潜在促癌性（原癌基因）,在许多癌症中持续的表达。在一些癌细 胞中，细胞因子信号传导和表皮生长因子受体（EGFR）家族成员之间存在交流。 Jak激活突变是恶性血液病中主要的分子机制。研究人员已经在Jak2假激酶域中发现一个特有的体细胞突变（V617F），这个突变常常发生于真性红细 胞增多症，原发性血小板增多症和骨髓纤维化症患者。这个突变导致Jak2的病理激活，同时激活控制红细胞，巨核细胞和粒细胞增殖分化的促红细胞 生成素（EPO），血小板生成素（TPO）和G-CSF等的受体。而Jak1的功能获得性体细胞突变已发现存在于成人急性淋巴细胞性白血病当中。体细胞激活突变已经证明存在于小儿急性淋巴细胞白血病（ALL）患者中。此外，
Hippo信号通路 一、Hippo信号通路概述 Hippo 信号通路，也称为Salvador / Warts / Hippo（SWH）通路，命名主要源于果蝇中的蛋白激酶Hippo（Hpo），是通路中的关键调控因子。该通路由一系列保守激酶组成，主要是通过调控细胞增殖和凋亡来控制器官大小。 Hippo信号通路是一条抑制细胞生长的通路。哺乳动物中，Hippo信号通路上游膜蛋白受体作为胞外生长抑制信号的感受器，一旦感受到胞外生长抑制信号，就会激活一系列激酶级联磷酸化反应，最终磷酸化下游效应因子YAP和TAZ。而细胞骨架蛋白会与磷酸化后的YAP和TAZ结合，使它滞留在细胞质内，降低其细胞核活性，从而实现对器官大小和体积的调控。 二、Hippo信号通路家族成员 虽然Hippo信号通路在各个物种中保守性很高，但是相同功能的调控因子或效应因子在不同物种间还是存在着差异，下表中我们对比了果蝇与哺乳动物中Hippo信号通路相同功能的关键因子[1]。
Expanded(Ex) FRMD6/Willin 含有FERM结构域的蛋白，能与Kibra及Mer结合，调控Hippo信号通路的上游信号 Dachs(Dachs) 肌浆球蛋白myosin的一种，能结合Wts 并促进其降解 Kibra(Kibra) WWC1 含有WW结构域的蛋白，能与Ex及Mer 结合，调控Hippo信号通路的上游信号 Merlin(Mer) NF2 含有FERM结构域的蛋白，能与Kibra及Ex结合，调控Hippo信号通路的上游信号 Hippo(Hpo) MST1,MST2 Sterile-20-样激酶，磷酸化并激活Wts Salvador(Sav) WW45(SAV1) 含有WW结构域的蛋白，能起到一个脚手架蛋白的作用，易化Hippo对Warts的磷酸化 Warts（Wts）LATS1,LATS2 核内DBF-2相关激酶，能磷酸化Yki并使之失活 Mob as tumor suppressor(Mats) MOBKL1A,MOBKL1B 能与Wts结合的激酶，与Wts结合后能 促进Wts的催化活性 Yorkie(YKi) YAP,TAZ 转录共激活因子，能在非磷酸化的激活状态下与转录因子Sd结合，并激活下游靶基因的转录。这些受调控的下游靶基因主要参与了细胞的增殖、生长并抑制凋亡的发生 Scalloped(Sd) TEAD1,TEAD2,TEAD3, TEAD4 能与Yki结合的转录因子，与Yki共同 作用，调控靶基因的转录 三、Hippo信号通路的功能 近十年相关研究结果表明，无论是果蝇还是哺乳动物，Hippo信号通路都可以通过调节细胞增殖、凋亡和干细胞自我更新能力实现对器官大小的调控。Hippo信号通路异常会导致大量组织过度生长。此外，大量研究证实，Hippo信号通路在癌症发生、组织再生以及干细胞功能调控上发挥着重要功能[2][3][4]。 a.Hippo信号通路在器官大小控制中的作用 起初，关于Hippo信号通路的研究主要集中在器官大小的调控。大量研究表明，Hippo 途径主要通过抑制细胞增殖并促进细胞凋亡，继而实现对器官大小的调控。激酶级联反应是该信号传导的关键。Mst1/2激酶与SA V1形成复合物，然后磷酸化LATS1/2；活化后的LATS1/2激酶随即磷酸化Hippo信号通路下游关键效应分子——Y AP和TAZ，同时抑制了
信号通路9—MAPK Signaling APExBIO 图▲ MAPK信号通路图 丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK， MAP kinase）是一种对丝氨酸，苏氨酸和酪氨酸特异的蛋白激酶（即丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶）。由于MAPK是培养细胞在受到生长因子等丝裂原刺激时被激活而被鉴定的，因而得名。MAPKs参与引导细胞反应至各类刺激物，如有丝分裂原，渗透压，热休克和促炎细胞因子。MAPKs调节多种细胞功能，包括增殖，基因表达，分化，有丝分裂，细胞存活和凋亡。 MAPKs仅在真核生物中发现。MAPKs属于CMGC（CDK / MAPK / GSK3 / CLK）激酶组。CDK相关程度最大。
MAPK链由3类蛋白激酶组成：上游激活蛋白→MAPK激酶激酶（MAPKKK）→MAPK激酶（MAPKK）→MAPK，通过依次磷酸化将上游信号传递至下游应答分子。 经典的MAPK通路激活开始于细胞膜，在这里，小GTP酶和各种蛋白激酶磷酸化并激活MAPKKK（MAP kinase kinase kinase，MAP3K或MKKK，MAPK激酶激酶）。随后，MAPKKK直接磷酸化MAPKK（MAP kinase kinase，MAP2K 或MKK，MAPK激酶），MAPKK一旦被激活就会磷酸化并激活MAPK。MAPK 的激活导致特异性MAPK激活蛋白激酶（MAPKAPK，MAPK-activated protein kinase）的磷酸化和活化，例如RSK，MSK或MNK家族成员和MK2/3/5。 MKKK的4个亚族已得到鉴定： A. Raf亚族。研究的最为透彻，包括B-Raf、A-Raf、Raf1。 B. MEKK亚族。由4种MEKK构成：MEKK1~MEKK4。
干货细胞信号通路图解之MAPK通路【值得珍藏】 科研小助手原创，转载请注明来源。公众号内回复“Cell Signaling Pathway”获取全套信号通路图本文由百度贴吧nosce吧吧主黄杰投稿一、MAPK信号通路： （1）有丝分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)是一族在真核生物中非常保守的丝/苏氨酸蛋白激酶，在许多细胞活动中起作用，如生长增殖，细胞分化，细胞运动或死亡。MAPK级联信号传导由3 个不同层次的分子所组成。MAPK被MAPK的激 酶( MAPKK)磷酸化后激活，MAPKK被MAPKK的激酶(MAPKKK )磷酸化而激活。而MAPKKK通过与小GTPase 和/或其他蛋白酶相互作用而被激活，从而将MAPK和细胞 表面的受体以及胞外的信号联系在一起。 （2）许多参与生长和分化的受体都能够激活MAPK/ERK信号通路，比如说受体酪氨酸激酶(RTK)，整合素，和离子通道。响应特定信号所涉及到的具体分子会相差很大，但通路的结构是一致的，那就是接头分子(adaptor，如Shc, GRB2, Crk等)将鸟苷酸交换因子(SOS, C3G 等)和受体连接在一起，然后把信号向小GTP 结合蛋白(Ras, Rap1)传递，后者又激活核心的级联反应，这是由一个MAPKKK( Raf) ，一个MAPKK( MEK1/2)和MAPK( Erk)所构成的。活化的ERK 二聚体能调节胞浆中的目标分子，也可以转移到细胞核中，然
后对一系列转录因子进行磷酸化以调节基因表达。SciRes（3）很多外部的刺激都能够激活G蛋白偶联受体(GPCR)。在受体活化以后，G 蛋白将GDP 转换成GTP ，然后结合了GTP的α和β/γ亚基从受体脱离开，启动信号向胞内的传导。与不同亚型的异质三聚体G 蛋白结合的受体可以采取不同 的手段激活小G 蛋白/MAPK级联反应，至少有三个不同家族的酪氨酸激酶参与其中。Src家族激酶响应活化的PI3Kγ，而后者被β/γ亚基激活。它们还能够响应受体的内化，受体酪氨酸激酶的交叉活化，以及有Pyk2 和/或FAK参与的整 合素途径信号。GPCRs同样可以通过PLCβ去激活PKC 和CaMKII ，对下游的MAPK通路可以有激活或抑制的影响。SciRes（4）压力激活的蛋白激酶(Stress-activated protein kinase, SAPK)或称Jun氨基端激酶(Jun amino-terminal kinase, JNK) 是MAPK的家族成员，能被一系列的环境压力，炎症细胞因子，生长因子和GPCR激动剂所激活。压力信号通过Rho家族的小GTP 酶(small GTPase)向这条级联通路传导，这些小GTP酶包括(Rac, Rho, cdc42) 。和其他的MAPK情况一样，靠近膜的激酶是一个MAPKKK，一般 是MEKK1-4 ，或者是一个混合激酶去磷酸化并激活 MKK4(SEK)或MKK7，它们是SAPK/JNK的激酶。另外，MKK4/7也可以被生发中心激酶(germinal center kinase, GCK)以一种GTPase 依赖的方式激活。活化后的
9 简述TLR4信号通路在炎症中的功能。 TLR4 recognizes lipopolysaccharide (LPS) together with myeloid differentiation factor 2 (MD2) on the cell surface. LPS is a component derived from the outer membrane of Gram-negative bacteria and is known to be a cause of septic shock. The crystal structure of a complex comprising TLR4, MD2, and LPS revealed that two complexes of TLR4-MD2-LPS interact symmetrically to form a TLR4 homodimer (Park et al., 2009). TLR4 is also involved in the recognition of viruses by binding to viral envelope proteins. In addition, TLR4 modulates the patho-genesis of H5N1 avian in?uenza virus infection by recognizing a DAMP rather than the virus itself (Imai et al., 2008). Acutelung injury caused by avian in?uenza virus infection produces endogenous oxidized phospholipids, which stimulate TLR4. Mice lacking TLR4 were found to be resistant to avian ?u-induced lethality. 1TL R4的结构分布及信号通路 TLR4是人类发现的第一个TLR 相关蛋白,几乎分布于所有的细胞系,主要表达在参与宿主
1JAK-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（tyrosinekinaseassociatedreceptor） 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（Januskinase） 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 tyrosinekinase,RTK），而JAK却是一类非跨膜型的酪氨酸激酶。JAK是英文Januskinase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、JAK1个成员：4蛋白家族共包括JAK结构域的信号分子。SH2化多个含特定
JAK2、JAK3以及Tyk2，它们在结构上有7个JAK同源结构域（JAKhomologydomain,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（signaltransducerandactivatoroftranscription）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结构域、SH2结构域及C-端的转录激活区。其中，序列上最保守和功能上最重要的区段是SH2结构域，它具有与酪氨酸激酶Src的SH2结构域完全相同的核心序列“GTFLLRFSS”。 2)JAK-STAT信号通路 与其它信号通路相比，JAK-STAT信号通路的传递过程相对简单。信号传 递过程如下：细胞因子与相应的受体结合后引起受体分子的二聚化，这使得与受体偶联的JAK激酶相互接近并通过交互的酪氨酸磷酸化作用而活化。JAK激活后催化受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，继而这些磷酸化的酪氨酸位点与周围的氨基酸序列形成“停泊位点”（dockingsite），同时含有SH2结构域的STAT蛋白被招募到这个“停泊位点”。最后，激酶JAK 催化结合在受体上的STAT蛋白发生磷酸化修饰，活化的STAT蛋白以二 聚体的形式进入细胞核内与靶基因结合，调控基因的转录。值得一提的是，一种JAK激酶可以参与多种细胞因子的信号转导过程，一种细胞因子的信号通路也可以激活多个JAK激酶，但细胞因子对激活的STAT分子却具有一定的选择性。例如IL-4激活STAT6，而IL-12 。STAT4却特异性激活
资深PI最新文章解析信号通路 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 摘要：来自新加坡分子与细胞生物学研究院，癌症与发育细胞生物学部的研究人员获得了YAP－TEAD4复合物在YAP因子N端结构域相互作用，以及在TEAD4 C端结构域与YAP相互作用的晶体结构，从中研究人员认为YAP中的PXXΦP片段是与TEAD4相互作用的关键结构，这为研究Hippo信号通路提供了重要的分子机理线索。这一研究成果公布在《Genes Development》杂志上。 生物通报道：来自新加坡分子与细胞生物学研究院，癌症与发育细胞生物学部的研究人员获得了YAP－TEAD4复合物在YAP因子N端结构域相互作用，以及在TEAD4 C端结构域与YAP相互作用的晶体结构，从中研究人员认为YAP中的PXXΦP片段是与TEAD4相互作用的关键结构，这为研究Hippo信号通路提供了重要的分子机理线索。这一研究成果公布在《Genes Development》杂志上。 领导这一研究的是新加坡分子与细胞生物学研究院宋海卫博士，其早年毕业于河南大学化学系，之后进入中科院生物物理研究院进行分子生物学方面的学习，1998年获得利兹大学（The University of Leeds）分子生物学专业博士学位。目前任新加坡分子与细胞生物学研究所资深研究员。 Hippo信号转导通路是几年前发现的一个信号转导通路。研究发现Hippo信号通路是参与调控器官大小发育的关键信号通路，这一观点首先在果蝇中被发现，后来的研究发现在哺乳动物的发育过程中Hippo有相同的功能。06年Cell发表的一篇文章证实Hippo 是一种细胞分裂和死亡的控制开关。Hippo信号转导通路通过促进细胞调亡和限制细胞
MAPK 细胞最基本的生命活动是细胞的生长、分化与分裂。 细胞分裂周期可分为DNA 及蛋白质合成作准备的G1 期、DNA 合成的S 期、为有丝分裂作准备的G2 期与有丝分裂的M 期以及细胞呈相对稳定状态的G0 期。 生物信息通过一系列复杂的信号传递过程来诱导相关基因的表达、调控细胞分裂,决定细胞的转归。衰老细胞的细胞周期常阻滞于G1/ S 期或G2/M期,尤其是G1 末期的限制性调控点“R”点的阻滞。 促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAP激酶,MAPK)链是真核生物信号传递网络中的重要途径之一，在基因表达调控和细胞质功能活动中发挥关键作用。MAPK 链由3类蛋白激酶MAP3K-MAP2K-MAPK组成,通过依次磷酸化将上游信号传递至下游应答分子. MAPK信号通路包括：MAP激酶（MAPK）、MAPK激酶（MEK、MKK或MAPK 激酶）和MEK 激酶（MEKK、MKKK或MAPK激酶激酶）。在哺乳动物机体中，已经发现五种不同的MAPK 信号转导通路。其中ERK1/2信号转导通路调控细胞生长和分化，JNK和p38 MAPK信号转导通路在炎症与细胞凋亡等应激反应中发挥重要作用。使用这一芯片试剂盒检测RNA实验标本，操作者通过杂交反应技术，即可研究实验系统中与MAPK信号通路相关基因表达水平改变。 MAPK属于一种Ser/Thr蛋白激酶，可在多种不同的信号转导途径中充当一种共同的信号转导成份，且在细胞周期调控中发挥重要的作用。目前MAPK家族中至少有4个成员已被纯化和深入研究。如p42mapk，p44erk1，p54MAPK及p44mpk。 MAPK可促进血管内皮细胞增殖和新血管生成。新血管生成后可为肿瘤提供更多的营养，加速肿瘤的生长，促进癌细胞的扩散。 MAPK有4个主要亚族：ERK、JNK、p38MAPK和ERK5。
目录 actin肌丝 (5) Wnt/LRP6 信号 (7) WNT信号转导 (7) West Nile 西尼罗河病毒 (8) Vitamin C 维生素C在大脑中的作用 (10) 视觉信号转导 (11) VEGF，低氧 (13) TSP-1诱导细胞凋亡 (15) Trka信号转导 (16) dbpb调节mRNA (17) CARM1甲基化 (19) CREB转录因子 (20) TPO信号通路 (21) Toll-Like 受体 (22) TNFR2 信号通路 (24) TNFR1信号通路 (25) IGF-1受体 (26) TNF/Stress相关信号 (27) 共刺激信号 (29) Th1/Th2 细胞分化 (30) TGF beta 信号转导 (32) 端粒、端粒酶与衰老 (33) TACI和BCMA调节B细胞免疫 (35) T辅助细胞的表面受体 (36) T细胞受体信号通路 (37) T细胞受体和CD3复合物 (38) Cardiolipin的合成 (40) Synaptic突触连接中的蛋白 (42) HSP在应激中的调节的作用 (43) Stat3 信号通路 (45) SREBP控制脂质合成 (46) 酪氨酸激酶的调节 (48) Sonic Hedgehog (SHH)受体ptc1调节细胞周期 (51) Sonic Hedgehog (Shh) 信号 (53) SODD/TNFR1信号 (56) AKT/mTOR在骨骼肌肥大中的作用 (58) G蛋白信号转导 (59) IL1受体信号转导 (60) acetyl从线粒体到胞浆过程 (62) 趋化因子chemokine在T细胞极化中的选择性表达 (63) SARS冠状病毒蛋白酶 (65) SARS冠状病毒蛋白酶 (67) Parkin在泛素-蛋白酶体中的作用 (69)
THE P38 SIGNALING PATHWAY p38 MAPK is phosphorylated and activated by either MKK3 or MKK6. Similar to the MAPKKs in the JNK andERK pathways, MKK3 and MKK6 phosphorylate the MAPK component, in this case p38, on both a tyrosine and threonine residue. MKK3 and MKK6 are directly downstream of a kinase known as MLK3 in this pathway. MLK3 is activated by the small G-proteins Rac1 and cdc42 (162). Both growth factor receptors and members of the TNF family of receptors are known to activate this pathway. The TNF family of receptors activate the p38 pathway via the activation of cdc42 (95), whereas growth factor receptors have been proposed to active this pathway via the sequential activation of RAS and Rac1 (63, 151). Thus, many of the initial proteins and activation events in the JNK pathway are also involved in the activation of the p38 pathway. ASK1 is also able to induce the activation of the p38 pathway. This activation is thought to occur via ASK1 phosphorylation of MKK3 and 6 (75). In some cases growth factor removal can result in the activation of the p38 pathway (9). Targets of p38 kinase activity include multiple transcription factors such as MEF2 (184), ATF-2 (106), Elk-1 (188), and indirectly CREB (138, 154). The p38 pathway is the only MAPK pathway that does not induce an antioxidant response via the phosphorylation of Nrf2. In fact, signaling via the p38 pathway may actually inhibit Nrf2 phosphorylation by other MAPK pathways (126, 190). This finding may explain the ability of this pathway to strongly promote apoptosis (182). The ability of RAS to activate Rho, and subsequently the p38 signaling pathway, may be the reason that transfection with RAS can lead to or augment apoptosis in some cases (54, 168, 173). Removal of IL-3 from cultures of the cytokine-dependent TF-1 hematopoietic cell line results in the induction of apoptosis, and activation of the JNK and p38 pathways (9). The p38 pathway under these conditions appeared to be important for the induction of apoptosis because inhibitors of p38 prevented IL-3-deprived TF-1 cells from undergoing apoptosis. To determine if the balance between the ERK and p38 signaling pathways determines the fate of the cell, Birkenkamp et al. incubated cells with IL-1 (9). IL-1 will induce the activation of the ERK, JNK, and p38 signaling pathways, whereas IL-3 removal only induced JNK and p38 expression. They found that IL-1, unlike cytokine withdrawal, did not induce apoptosis in these cells. These investigators then demonstrated that inhibition of the ERK signaling pathway with PD98059 allowed IL-1 to induce apoptosis in these cells. These data suggest that although the activation of the p38 pathway may be required for growth factor withdrawal-induced apoptosis, in the presence of high enough levels of ERK activation, p38 activation may not be sufficient in itself for apoptosis to occur. These data also demonstrate that the effects of the ERK signaling pathway can overcome the pro-apoptotic effects of the p38 signaling pathways, at least in certain experimental conditions (Fig. 3) ACTIVATION OF THE P38 PATHWAY BY OXIDATIVE STRESS Singlet oxygen (25, 91, 195), hydrogen peroxide (65), nitric oxide (98, 99), and peroxynitrite (143) all activate the p38MAPK pathway. The p38 MAPK pathway is known to be activated in a number of different cell types in response to reactive oxygen intermediates. These cell types include: Jurkat, 3T3, HeLa, fibroblasts, and endothelial cells (90). The mechanism by which this occurs is likely very similar to the mechanisms by which JNK activation occurs, as many of the same signals activate both pathways concurrently and in many of the same cell types. RAS activation and subsequent signaling via Rho can also activate this pathway as does ligation of the TNF receptor (75, 121, 162). Thus, the ability of oxygen radicals to induce receptor signaling by the TNF receptor in the absence of any receptor ligand binding could also have a potential role in activating the p38 pathway. The ability of nitric oxide to increase RAS activity indicates a potential mechanism by which reactive nitrogen intermediates can induce signaling via the p38 pathway (98). Similar to the JNK pathway, ASK1 has a role in oxidant-induced activation of the p38 pathway (112, 114) and is yet another mechanism by which oxygen radicals may induce p38 activation. Deletion of ASK1 protects against hydrogen peroxide-induced apoptosis in fibroblasts and also prevents prolonged p38 activation, suggesting an apoptotic role for p38 in response to oxidative stress (164). These data also suggest that the kinetics of p38 activation may also be important in determining the fate of the cell.
免疫与炎症相关信号通路 1、 Jak/Stat Signaling:IL-6 Receptor Family Jak和Stat是许多调节细胞生长、分化、存活和病原体抵抗信号通路中的关键部分。就有这样一个通路涉及到IL-6（gp130）受体家族，它帮助调节B细胞的分化，浆细胞生成和急性期反应。细胞因子结合引起受体的二聚化同时激活受体结合的Jak蛋白，活化的Jak 蛋白对受体和自身进行磷酸化。这些磷酸化的位点成为带有SH2结构的Stat蛋白和接头蛋白的结合位置，接头蛋白将受体和MAP激 酶，PI3激酶/Akt还有其他的通路联系在一起。受体结合的Stat蛋白被Jak磷酸化后形成二聚体，转移进入细胞核调节目的基因的表 达。细胞因子信号传导抑制分子（SOCS）家族的成员通过同源或异源的反馈减弱受体传递的信号。Jak或Stat参与其他受体蛋白的信号传导，在下面Jak/Stat使用表格中有这方面的列举。研究人员已经发现Stat3和Stat5在一些实体肿瘤中被酪氨酸激酶而不是Jaks组成性激活。 JAK/STAT途径介导细胞因子的效应，如促红细胞生成素，血小板生成素，G-CSF，这些细胞因子分别是用于治疗贫血，血小板减少症和中性粒细胞减少症的蛋白质类药物。该途径也通过干扰素介导信号通路，干扰素可以用来作为抗病毒和抗增殖剂。研究人员发现，失调的细胞因子信号有助于癌症的发生。异常的IL-6的信号或导致自身免疫性疾病，炎症，癌症，如前列腺癌和多发性骨髓瘤的发生。Jak抑制剂目前正在多发性骨髓瘤模型中进行测试。Stat3具有潜在促癌性（原癌基因）,在许多癌症中持续的表达。在一些癌细胞中，细胞因子信号传导和表皮生长因子受体（EGFR）家族成员之间存在交流。 Jak激活突变是恶性血液病中主要的分子机制。研究人员已经在Jak2假激酶域中发现一个特有的体细胞突变（V617F），这个突变常常发生于真性红细胞增多症，原发性血小板增多症和骨髓纤维化
收稿日期:2008 07 01 作者简介:刘顺会(1971 ),男,湖北荆州市人,博士,主要从事生物信息学研究。 基金项目:国家自然科学基金(30572124)、广东省科技厅(2004B31201001)、教育部科学技术研究重点项目(205116)、广东省自然科学基金(5002855)联合资助。 *广东药学院临床医学院 文章编号:1004 4337(2008)06 0641 06 中图分类号:R392 4 文献标识码:A 医学数学模型探讨 T 细胞受体信号转导通路的动力学分析 刘顺会 肖兰凤 * 黄树林 (广东药学院生命科学与生物制药学院 广州510006) 摘 要: 目的:建立T 细胞受体信号转导途径的动力学模型,通过模型仿真揭示T 细胞受体信号途径各分子间的动态调控过程,简要分析模型的动力学特性。方法:根据数据库KEGG 及相关中英文文献,提取T 细胞受体信号转导各条通路相关分子作用的方式及数量关系,利用M atlab 7.0的S imulin k 工具箱构建信号途径的动力学模型并仿真。结果:模型仿真结果与文献符合得较好,能够从数量上反映T 细胞受体信号转导途径中各分子间复杂的调控关系,并能通过模型仿真发现和验证该信号途径中的关键节点分子。结论:模型基本反映了T 细胞受体信号转导途径的动力学特征,可以作为后续的精确定量关系研究的基础。 关键词: T 细胞受体; 信号转导; 动力学模型 T 细胞特异性抗原或T CR/CD3的特异性抗体可引起T 细胞跨膜受体以及膜附近的其它信号分子的活化,并引起T 细胞形态改变、细胞因子分泌、细胞粘附性改变等免疫应答,从而调节T 细胞的增殖、分化或凋亡,该过程涉及一系列下游信号转导和基因表达调控。T 细胞活化时信号传递由T 细胞表面抗原识别受体(T cell receptor ,T CR)介导,外来信号经受体及相关蛋白传递给胞内的蛋白酪氨酸激酶,此后启动三条下游信号途径:一为磷脂酶C 1(Phospholipase C 1,PL C 1)介导的信号途径,二为Ras M A PK 途径,三为共刺激分子介导的磷酸肌醇激酶 3(PI3K)辅助信号途径。同时,为保持免疫应答的平衡,避免过度活化,T 细胞的活化过程还受到抑制性信号通路的调节,这些通路彼此交织,构成一个十分复杂的T 细胞活化调控网络[1]。 随着各种复杂的信号转导网络中各个分子通道的确定,如何从系统水平上定量地分析各信号转导网络的动态特征就成为当前系统生物学的研究重点。除各种并行、高通量的实验技术外,数学建模和仿真是另外一种研究复杂生化网络的强有力手段,比如在细胞代谢研究领域已经很广泛地利用数学模型分析具有多个调控环的代谢网络[2]。实践表明,通过建立生化网络的数学模型并进行计算机仿真能够拟合现有的实验数据,解释实验中观测到的现象,预测一些不能通过当前实验手段获得的结果,减少实验的强度和数量,并验证实验提出的可能机制。 本研究建立了T 细胞受体信号转导途径的动力学模型,通过模型仿真揭示了T 细胞受体信号途径各分子间的动态调控过程,并对模型的动力学特性进行了简要分析。1 材料与方法 1 1 T 细胞受体信号转导途径 T 细胞受体信号转导途径(图1)摘自K EG G 数据库(ht tp://ww w.g eno me.jp/keg g/)。本研究根据相关中英文文献,对图中涉及的信号转导相关分子之间的作用方式及数量关系进行了详细研究和确证,并据此定义整个信号转导途径的变量(包括自变量和因变量)和变量之间的关系。1 2 动力学建模 本研究采用S 系统方程(S system equations )[2]来描述信号转导的生化级联反应过程。对于含有n 个因变量X 1,X 2,!,X n (其数量随时间而变化)和m 个自变量X n +1 ,X n +2,!, X n +m (一般设定为某些不变常量)的生化级联反应系统,其动 力学时变方程可以表达为: d X i /d t =V +i -V -i i =1,2,!,n (1) 式中X i 的生产函数V i +=V i +(X 1,!,X n ,X n +1,!,X n +m )和消耗函数V i -=V i -(X 1,!,X n ,X n +1,!,X n +m )是所有变量的函数,式(1)用S 系统方程可表达为: d X i /d t = i n +m j =1 X g ij j - i n +m j =1 X h ij j i =1,2,!,n (2) 式(2)中 i 和 i ( i 、 i >0)分别表示生产函数和消耗函数的速率常数,g ij 和h ij 分别表示变量X j 在因变量X i 的生产和消耗过程中的动力学阶,其中g ij 或h ij >0表示X j 在X i 的生产或消耗过程中起"正"调控作用,反之,如果g ij 或h ij <0则表示X j 在X i 的生产或消耗过程中起?负#调控作用,而当g ij 或h ij =0时则表示X j 在X i 的生产或消耗过程中不起任何调控作用。 641
MAPK信号通路 2008-06-04 21:50 MAPK,丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs）是细胞内的一类丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶。研究证实，MAPKs信号转导通路存在于大多数细胞内，在将细胞外刺激信号转导至细胞及其核内，并引起细胞生物学反应（如细胞增殖、分化、转化及凋亡等）的过程中具有至关重要的作用。研究表明，MAPKs信号转导通路在细胞内具有生物进化的高度保守性，在低等原核细胞和高等哺乳类细胞内，目前均已发现存在着多条并行的MAPKs信号通路，不同的细胞外刺激可使用不同的MAPKs信号通路，通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应。 1并行MAPKs信号通路的组成及其活化特点 在哺乳类细胞目前已发现存在着下述三条并行的MAPKs信号通路［1］。 1．1ERK（extracellular signal-regulated kinase）信号通路1986年由Sturgill等人首先报告的MAPK。最初其名称十分混乱，曾根据底物蛋白称之为MAP2K、ERK、MBPK、RSKK、ERTK等。此后，由于发现其具有共同的结构和生化特征，而被命名为MAPK。近年来，随着不同MAPK家族成员的发现，又重新改称为ERK。 在哺乳类动物细胞中，与ERK相关的细胞内信号转导途径被认为是经典MAPK信号转导途径，目前对其激活过程及生物学意义已有了较深入的认识。研究证实，受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联的受体和部分细胞因子受体均可激活ERK信号转导途径。如：生长因子与细胞膜上的特异受体结合，可使受体形成二聚体，二聚化的受体使其自身酪氨酸激酶被激活；受体上磷酸化的酪氨酸又与位于胞膜上的生长因子受体结合蛋白2（Grb2）的SH2结构域相结合，而Grb2的SH3结构域则同时与鸟苷酸交换因子SOS（Son of Sevenless）结合，后者使小分子鸟苷酸结合蛋白Ras的GDP解离而结合GTP，从而激活Ras；激活的Ras进一步与丝／苏氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端结合，通过未知机制激活Raf-1；Raf-1可磷酸化MEK1／MEK2（MAP kinase／ERK kinase）上的二个调节性丝氨酸，从而激活MEKs；MEKs为双特异性激酶，可以使丝／苏氨酸和酪氨酸发生磷酸化，最终高度选择性地激活ERK1和ERK2（即p44MAPK和p42MAPK）。
经典信号通路之Wnt信号通路 1、Wnt信号通路简介 Wnt信号通路是一个复杂的蛋白质作用网络，其功能最常见于胚胎发育和癌症，但也参与成年动物的正常生理过程. 2、Wnt信号通路的发现 Wnt得名于Wg (wingless) 与Int.wingless 基因最早在果蝇中被发现并作用于胚胎发育，以及成年动物的肢体形成INT 基因最早在脊椎动物中发现，位于小鼠乳腺肿瘤病毒(MMTV)整合位点附近。Int-1 基因与wingless 基因具有同源性。 果蝇中wingless 基因突变可导致无翅畸形，而小鼠乳腺肿瘤中MMTV复制并整合入基因组可导致一种或几种Wnt基因合成增加。 3、Wnt信号通路的机制 Wnt信号通路包括许多可调控Wnt信号分子合成的蛋白质，它们与靶细胞上的受体相互作用，而靶细胞的生理反应则来源与细胞和胞外Wnt配体的相互作用。尽管发应的发生及强度因Wnt配体，细胞种类及机体自身而异，信号通路中某些成分，从线虫到人类都具
有很高的同源性。蛋白质的同源性提示多种各异的Wnt配体来源于各种生物的共同祖先。 经典Wnt通路描述当Wnt蛋白于细胞表面Frizzled受体家族结合后的一系列反应，包括Dishevelled受体家族蛋白质的激活及最终细胞核内β-catenin水平的变化。Dishevelled (DSH) 是细胞膜相关Wnt受体复合物的关键成分，它与Wnt结合后被激活，并抑制下游蛋白质复合物，包括axin、GSK-3、与APC蛋白。axin/GSK-3/APC 复合体可促进细胞内信号分子β-catenin的降解。当“β-catenin 降解复合物”被抑制后，胞浆内的β-catenin得以稳定存在，部分β-catenin进入细胞核与TCF/LEF转录因子家族作用并促进特定基因的表达。 4、Wnt介导的细胞反应 经典Wnt信号通路介导的重要细胞反应包括： 癌症发生。Wnts, APC, axin，与TCFs表达水平的变化均与癌症发生相关。 体轴发育。在蟾蜍卵内注射Wnt抑制剂可导致双头畸形。 形态发生。 （此文档部分内容来源于网络，如有侵权请告知删除，文档可自行编辑修改内容， 供参考，感谢您的配合和支持）