MicroRNA与肿瘤信号通路交互作用的研究进展
公小迪，姜斌
A dvances of the cross－tallk between MicroR NA s and multiple oncogenic pathways
GONG Xiaodi，JIANG Bin
Department of Oncology，NO．3People＇s Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai201900，China．【Abstract】MicroRNAs(miRNAs)are a class of small non－coding，single stranded RNAs that function as specific
repressors of protein encoding genes，which play an important role in various cellular processes，including prolifera-
tion，differentiation，apoptosis and development．miRNAs binding to their target mRNAs regulate gene expression post
－transcriptionally by complete or partial complementarity of their5＇－end nucleotides with a binding site in the3＇－
UTRs of their target transcripts．This subsequently results in either direct cleavage of the targeted mRNAs by nuclea-
ses within the RISC or inhibition of their translation．This review describes that several miRNAs have been functional-
ly classified as proto－oncogenes or tumor suppressors，which have been reported to cross－talk with multiple onco-
genic pathways to be associated with carcinogenesis in different cancer types．Cancerous miRNAs therefore represent
attractive molecules for exploitation as biomarkers and therapeutic targets．
【Key words】MicroRNAs;cell signaling;cross－talk;cancer
Modern Oncology2012，20(03):0634－0637
【指示性摘要】miRNAs是一类非编码单链小分子RNA，主要通过特异性的基因沉默引起靶mRNA的降解或
翻译抑制，调控转录后基因表达，影响细胞增殖、分化和凋亡等。某些oncomiRs充当着“癌基因”或者“抑癌
基因”的角色，与众多信号通路存在交互作用，参与肿瘤的发生发展，而其表达水平的改变具有抗肿瘤作用，
预示着其将为新药的开发及肿瘤的治疗提供一个新的作用靶点，现综述如下。
【关键词】miRNAs;信号通路;交互作用;肿瘤
【中图分类号】R730．54【文献标识码】A DOI:10．3969/j．issn．1672－4992．2012．03．62
【文章编号】1672－4992－(2012)03－0634－04
miRNA是近年来备受关注的一类内源性单链非编码RNA，长约19－25nt，进化高度保守，在真核生物中广泛分布，通过其5＇端2－8nt的种子区与目标mRNA分子的3＇端非编码区域(3＇UTR)完全或不完全互补结合，导致靶mRNA 分子降解或翻译抑制，从而调控基因的表达。随着人类基因组测序的完成，研究者推测，人类基因组中可能存在1000多个miRNA基因，单个miRNA可调控200多个靶基因，约三分之一的蛋白编码基因受之调控，小分子miRNA几乎在整个细胞生长发育过程中发挥了大作用。近来研究显示，miRNA
【收稿日期】2011－10－28
【修回日期】2011－11－07
【基金项目】上海市教委基金资助项目(编号:08YZ47);上海市科委基金资助项目(编号:10JC1409200);上海市宝山区
科技发展基金项目(编号:10－E－3)
【作者单位】上海交通大学医学院附属第三人民医院肿瘤科，上海
201900
【作者简介】公小迪(1986－)，女，山东临沂人，硕士在读，主要从事肺癌靶向治疗方面的研究。E－mail:gongxiaodi16@
sina．com．cn
【通讯作者】姜斌(1964－)，男，山东烟台人，主任医师，博士，教授，硕士生导师，主要从事肺癌靶向治疗方面的研究。
E－mail:dr_jiang@yeah．net 可能是一组新的致癌或抑癌基因，被称为“oncomiRs”［1］，参与众多致癌信号通路的调控，其表达又受到多种致癌信号通路的影响。
1miRNA的生成及作用机制
1993年，Lee［2］等人在线虫中发现了第一个miRNA基因lin－4，当时并未引起人们的关注;随着2000年第二个miR-NAlet－7及其人类和果蝇中同源物的发现逐渐拉开miRNA 研究的序幕［3］。miRNA的生物合成主要分两步:细胞核内编码miRNA的基因在RNA聚合酶Ⅱ的作用下生成具有帽子结构、多聚腺苷酸尾的初始miRNA(pri－miRNA)，然后pri－miRNA被RNaseⅢDrosha及其辅助因子Pasha/DGCB8构成的复合体剪切成长度约70n的茎环状前体miRNA(pre－miRNA)，后者在Ran－GTP依赖的核质/细胞质转运蛋白Exportin5的作用下由核转到胞质中［4］，由另一种RNaseⅢDicer进一步被剪切成21－25nt长度的双链miRNA，解旋后成熟的单链miRNA结合到RNA诱导的基因沉默复合物(RNA－inducedsilencing complex，RISC)，参与形成非对称RISC复合物;而另一条链则被降解［5］。
miRNA基因主要位于基因间隔区或内含子区，根据其与靶mRNA作用方式的不同可分为3种:目前发现最多的miR-NA主要与靶mRNA不完全互补结合，抑制翻译而转录水平无明显变化如线虫lin－4;第二种主要与靶基因完全互补结
合，作用方式和功能与siRNA非常类似，最后切割靶mRNA，如拟南芥miR－171;第三种具有以上两种作用模式，致靶mRNA的降解，或其他调节机制来抑制靶基因的表达，产生基因沉默，如let－7。
2miRNA参与调控肿瘤相关的信号通路
近来大量研究显示，miRNAs调控包括细胞增殖、凋亡、分化等一系列重要的生物过程。除单个miRNA可调控200多个靶基因，单个mRNA的3＇UTR又具有多个miRNAs的结合位点，且约50%的人miRNA基因位于肿瘤相关的脆性位点，提示我们miRNA的异常表达可能与肿瘤的发生密切相关。在结直肠癌、肺癌、乳腺癌、肝癌、胶质母细胞瘤、霍奇金淋巴瘤、Burkitt淋巴瘤等的研究中发现多种oncomiRs的异常表达，并与众多癌性相关信号通路存在交互作用，通过对信号网络中特定的分子转译抑制发挥促癌或抑癌作用，参与肿瘤的发生发展。
2．1miRNA与PI3K/Akt信号通路
PI3K/Akt是一条经典的信号通路，参与增殖、分化、凋亡和葡萄糖转运等多种细胞功能的调节，近年来由于其与肿瘤发生发展的相关性而备受关注。PI3K在与生长因子或连接蛋白相互作用或通过ras与其催化亚单位p110的直接结合而活化，进而催化胞质膜上PIP3的生成，后者与含有PH结构域信号分子Akt和PDK1(phosphoinositide dependent kinase －l)结合而活化Akt，Akt属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶也称作PKB，包括三种亚型:Akt1、Akt2、Akt3。pAkt进一步调控下游靶蛋白Bad、Caspase9、NF－κB、GSK－3、MFKHR、p21Cip1和p27Kip1等的表达，并在负性调节分子PTEN和SHIP的共同参与下保证通路的正常运转。
据报道人类肿瘤中存在不同程度的PI3K、Akt持续活化和或PTEN基因的缺失或突变，而miRNA与该信号途径存在着复杂的交互作用，对肿瘤细胞的生长、浸润、迁移和聚集黏附等具有抑制作用的PTEN分子备受研究者们的青睐，其可受到多种miRNAs如miR－17－92基因簇、miR－26a、miR－216a/217基因簇、miR－214、miR－486、miR－221/222、miR －22等的调控。早在Meng等研究中先后证实过表达的miR －21以PTEN为直接靶点，下调其表达以增加PI3K/Akt下游效应分子的活性，促进胆管上皮细胞癌及肝细胞癌的生长、侵袭及转移［6－7］。而在白血病细胞系K562中发现miR －21/PTEN/PI3K/Akt信号途径部分参与柔红霉素(DNR)的耐药性机制［8］。在耐DNR的细胞系中检测到miR－21表达上调，而稳转miR－21的亲本细胞系产生了DNR抗性，同时得到类似PTEN敲除后效应:Akt活化。深入研究发现过表达的miR－21通过直接靶向下调PTEN分子，使PI3K/Akt信号途径异常活化，进而促进K562细胞系的耐药性存活。Guo［9］等研究发现:与人正常的结肠上皮细胞相比，在结肠癌细胞系(V429、V703、V432、V478、V5等)中普遍发现miR－126表达缺失，靶点分析发现PI3K的调节亚单位p85β为miR－126的潜在底物之一，恢复V429、V703细胞系的miR －126表达后p85β蛋白水平下降达3倍以上，且pAkt也随之下降;进一步构建荧光素酶报告系统证实miR－126靶向调控p85β3'UTR的转录活性。如此，miR－126通过下调p85β的表达而阻止PI3K/Akt信号通路的活化，其缺失为结肠癌细胞提供了选择性生长优势。随着在肿瘤中miRNA与PI3K/Akt通路交互作用研究的深入，以miRNA为靶点的新型抗癌药将在抑制肿瘤的发生发展及克服化疗耐药等方面具有广阔的前景。
2．2miRNA与NF－κB信号通路
NF－κB是体细胞中广泛存在的一种核转录因子，参与调控机体细胞的生长、分化、免疫调节、炎症反应等。静息状态下异源二聚体(P50/P65)NF－κB与IκB非共价结合以无活性三聚体形式存在于胞浆中，刺激信号(TNF、IL－1等)启动经典的NF－κB信号通路，受体空间构象改变逐步激活IKKs，后者特异性磷酸化、泛素化修饰IκBаN端，其构象改变而被ATP依赖的26S蛋白酶体识别、降解，活性NF－κB二聚体随即游离释放，迁移到核内启动靶基因的转录［10］。
持续性活化的NF－κB参与肿瘤的发生发展，并与肿瘤细胞耐药及不良的临床预后密切相关［11］，在其相关分子机制的研究中miRNA与NF－κB信号瀑布的相互作用逐渐吸引了研究者们的关注。如最初证实miR－301a仅在胰腺癌细胞中特异性过表达，在肝癌等其他实体瘤表达较低。近来研究人员从数百个miRNAs中筛选到miR－301a是最有效的NF－κB激活因子，其通过抑制NKrf(NF－κB repressing factor)的表达而促进NF－κB的活化，有趣的是还发现miR －301a启动子序列中包含一段NF－κB的结合位点，活化的NF－κB转而增加了miR－301a的转录活性，构成了一个NF －κB/miR－301a/NKrf正反馈环，持续性激活NF－κB信号通路［12］。尽管在胰腺癌形成过程中miR－301a的具体驱动机制及因果角色还不得而知，但我们看到的是其表达下调对NF－κB信号通路的抑制，为胰腺癌的治疗带来了曙光。近来，研究发现miR－146a/b通过抑制NF－κB的活化明显降低了高转移性乳腺癌细胞MDA－MB－231的侵袭迁移能力，而慢病毒介导的miR－146a/b过表达显著性抑制IRAK1 (IL－1receptor－associated kinase)及TRAF6(tumour－necro-sis factor receptor－associated factor6)的转录，作为IL－1及TOLL样受体信号通路接头蛋白，两者是NF－κB活化不可或缺的信号分子，其表达下调造成了NF－κB信号通路的传输障碍:IκBа的磷酸化程度下降、NF－κB的DNA结合能力降低、下游靶基因IL－6/8、MMP－9表达下调等［13］。而在结节外NK/T细胞淋巴瘤［14］及激素难治性前列腺癌［15］中也证实miR－146a负向调控NF－κB起到潜在的抑癌作用，为肿瘤诊断、治疗及预后提供一个重要指标。在胃腺癌中还发现NF－κB与miR－16、miR－21基因的启动子序列结合并调控其表达，给予尼古丁刺激后加强了上述过程，同时又激活COX－2/PGE2/EP2/4受体信号通路，进而反复促进胃癌细胞增殖［16］。因此针对上述不同靶点开发的抗癌药物为改善吸烟胃癌患者化疗敏感性提供了可能。
除上述miRNAs外，miR－155、miR－181b、miR－9、miR －199a、miR－214、miR－143、miR－223、miR－15、let－7、miR－29b等均已报道与IKK、IκB、NF－κB及效应分子等存在交互作用，并形成反馈环路持续性激活NF－κB信号通路。尽管miRNA失调为NF－κB活化的因果尚无明确定论，但在NF－κB高表达的肿瘤中，miRNAs替代治疗将具有广阔的前景。
2．3miRNA与MAPK信号通路
丝裂原活化蛋白激酶(mitogen－activated protein kina-ses，MAPK)属于丝氨酸/苏氨酸蛋白酶家族，广泛分布于多种生物的胞浆及胞核内，参与调控基因的表达、各种细胞功
能活动及多种疾病生理过程(糖尿病、脑发育、肿瘤等)。目前，真核生物中已明确了四种MAPK家族成员:细胞外信号调节蛋白激酶(extracellular signal－regulated kinase，ERK)、JNK/SAPK(c－Jun氨基端激酶/应激活化蛋白激酶)、p38 MAPK家族、大丝裂素活化蛋白激酶1(big MAP kinase，BMK1/ERK5)［17］。刺激信号经高度保守的三级激酶级联MAPKKK－MAPKK－MAPK顺序性活化不同的MAPK信号通路，继而通过磷酸化转录因子、细胞骨架相关蛋白、酶类等底物介导不同的生物学反应。
近来发现MAPK信号通路与多种oncomiRs分子的交互作用参与肿瘤的发生发展。如研究已证实过表达的miR－17－5p促进人肝癌细胞的增殖及迁移，Yang［18］等发现过表达于肝癌细胞的miR－17－5p部分通过E2F1下调的Wip1蛋白激活p38MAPK信号通路，后者磷酸化HSP27分子而促进肝癌细胞的迁移;另外检测到胞质中MMP－2的分泌增加，与p38MAPK/HSP27通路上调MMP－2的表达［19］相符，如此miR－17－5p/p38MAPK/HSP27信号网络从多方面增加了肝癌细胞的迁移能力。近来Hatley［20］等在癌基因ras诱导的小鼠肺癌模型中发现:活化的ras促进miR－21的过表达，后者通过抑制ras通路的负向调控分子Spry1、Spry2、Btg2的表达进一步活化ras/MEK/ERK信号通路;同时过表达的miR－21还下调促凋亡分子Pdcd4的表达，这样ras与miR－21之间形成一个调控环促进肺癌细胞增殖的同时增强其抗凋亡能力。而Liu［21］等采用鸡胚绒毛尿囊膜试验证实过表达于人前列腺癌细胞DU145中的miR－21分子诱导肿瘤血管的形成。机制研究发现miR－21靶向下调PTEN的表达而部分活化PI3K/Akt、ERK1/2信号通路，进而诱导肿瘤血管形成关键分子HIF－1a、VEGF的表达，这一发现将为今后血管生成抑制剂的开发及抗肿瘤转移提供新方向。另外，γ射线电离辐射(ionizing radiation，IR)人肺癌细胞H1299后，时序性mRNA及miRNA表达谱分析显示:IR诱导MAPK信号通路的激活，活化的JNK1介导了内含子miR－26b的转录抑制，进而削弱其对MAPK信号通路中激活作用转录因子2 (ATF2)的表达抑制;又在ATF2过表达的细胞中检测到miR －26b编码基因CTDSP1的表达下调。如此MAPK信号通路与miR－26b相互作用协同调控IR处理后的细胞反应［22］。另外，研究也曾报道miR－155、miR－132、miR－101、miR－34a、miR－221/222、miR－143、miR－223、let－7家族等充当癌基因或抑癌基因角色与该信号通路存在交互作用共同参与肿瘤发生发展的调控。
2．4miRNA与JAK/STAT3信号通路
JAK/STAT是一条由细胞因子选择性激活的信号通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡及免疫调节等众多生物学过程。它主要包括三个成分:酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK、信号转导子和转录激活子STAT。细胞因子、生长因子(IL－2－7、GH、EGF、PDGF、IFN等)与酪氨酸激酶相关受体结合后致受体二聚化激活JAK，后者磷酸化STAT分子使其形成同源或异源性二聚体后入核，与特异性的DNA反应元件结合，调控基因表达。
在人类肿瘤中发现STAT信号持续性激活，尤其是IL－6介导的Stat3的异常活化，而其与miRNA分子的交互作用也逐渐引起了广泛关注。如乳腺癌中过表达的miR－155转录后沉默JAK/STAT信号通路的负向调控分子－细胞因子信号抑制因子1(SOCS1)，致使Stat3信号持续性激活而促进乳腺癌细胞的增殖、克隆形成及异种移植物的生长。而炎症因子［IFN－γ，IL－6，LPS，and poly(I:C)］刺激乳腺癌细胞后发现miR－155的表达呈3－7倍上调［23］，如此癌基因miR －155将炎症和肿瘤联系在一起，其与SOCS1、Stat3的交互作用为炎症相关的肿瘤研究提供了新突破点。同样，在多发性骨髓瘤(MM)中也发现，过表达miR－19a/b下调SOCS1的表达活化了IL－6介导的Stat3信号通路，进而通过影响Bcl－2家族等凋亡调控分子的表达，参与浆细胞恶性转化及MM细胞的存活［24］。因此特异性的miRNA抑制剂可通过间接抑制JAK/STAT信号通路达到抗肿瘤的目的。曾报道炎症信号通过由NF－κB、Lin28、let－7、IL－6构成的正向调控环诱导细胞表型的恶性转变，近来研究发现IL－6介导Stat3的活化可直接转录激活miR－21及miR－181b－1分子，后者分别下调抑癌基因PTEN及CYLD的表达而促进NF－κB 的激活，维持细胞的恶性转化状态。Stat3不仅作为IL－6的效应分子，又同miRNAs、PTEN、CYLD分子构成正反馈环的一部分促进与炎症到肿瘤相关的表型转变［25］。另外活化的Stat3分子也可负向调控miR－21的表达，IFN－β磷酸化的Stat3转录沉默miR－21，明显抑制胶质细胞及小鼠颅内移植物的生长，丰富了IFNs的抗肿瘤机制［26］;而miR－21抑制剂却增加了人多形性胶质细胞瘤(GBM)细胞U251及LN229对紫杉醇的敏感性，两药联合抑制Stat3的活化增加了GBM 细胞凋亡［27］。综上，miRNA与JAK/STAT3信号通路的交互作用丰富了炎症相关肿瘤的研究机制，为肿瘤个体化治疗的发展带来了希望。
3肿瘤相关信号通路调控miRNA的表达
肿瘤细胞中miRNAs的失调控受到内在或外在因素的影响，虽具体机制不详，但研究发现某些因素可以从转录前、转录、转录后(剪切)水平影响miRNA的生物合成。由于前后两个水平的调控并无特异性，目前的研究主要集中在转录水平，除前述的几种信号通路分子外，研究证实多种转录因子通过与miRNA上游区段的互补基序结合，同时招募共激活分子共同调控oncomiRs的表达，如恶性肿瘤中异常高表达的核蛋白c－Myc可与miR－17－92基因簇上游序列结合而增加其表达，同时诱导E2F1的转录，而miR－17－5p/20a 则与E2F1－3mRNA的3＇UTR结合抑制其翻译，使得c－Myc 在促进E2F1转录的同时限制了其蛋白翻译［28］;另外活化的E2F又可直接与miR－17－92基因簇的启动子序列结合，促进其初始转录产物的合成形成一个c－Myc/E2Fs/miRNA精密复杂的调控网络影响肿瘤细胞的增殖及凋亡［29］;肿瘤中呈高频性突变的抑癌基因p53可调控miR－34家族的表达，对初始miR－34s分析发现基因的上游区域存在经典的高保守性的p53结合元件，p53与其结合并调控miR－34s的转录;且在p53基因缺失的肿瘤组织中也发现miR－34s表达下调［30］;另外，过表达于高转移性乳腺癌细胞转录因子Twist 诱导miR－10b表达呈4．5倍的上调，ChIP分析显示Twist1与初始miR－10b启动子序列特异性地结合并促进其转录，进而削弱Hoxd10蛋白对促转移基因产物Rhoc的抑制，促进乳腺癌细胞的转移，而临床上也发现随乳腺癌恶性程度的进展Hoxd10的表达呈进行性下降［31］。如此，Twist介导的miR －10b表达间接的参与了乳腺癌细胞的转移。
4展望
近年来的研究表明大量癌性相关miRNA分子与多种信号通路或转录因子存在交互作用共同参与肿瘤的发生、发展。随着我们对miRNA调控及肿瘤相关信号通路研究的深入，以干扰oncomiRs表达为基础的策略将为肿瘤的治疗提供广阔的前景。而且由于miRNA的基因簇现象，一种miR-NA可同时对多个癌基因或抑癌基因进行调控，因此miRNA 介导的靶向治疗将比传统的单基因治疗更有效，为真正实现肿瘤的个体化治疗带来了希望。
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(编校:徐萌)
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
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
摘要 细胞信号转导的存在及其过程是近年细胞生物学、分子生物学和医学领域的研究热点之一。细胞信号转导异常与肿瘤等多种疾病的发生、发展和预后直接相关。综述与肿瘤发生相关的几条主要信号通路, 阐明它们的作用机制对于探索肿瘤发病机制并最终攻克肿瘤具有重要的意义。 关键词:肿瘤;细胞信号转导
Abstract The existence and the process of cell signal transduction is one of the hot topics in cell biology, molecular biology and medicine. Cell signal transduction is directly related to the occurrence, development and prognosis of many diseases, such as cancer. Summary of several major signaling pathways associated with tumor development, to clarify their role in the pathogenesis of cancer and to explore the ultimate tumor has important significance. Key word: tumor cell signal transduction
前言 信号转导(signal transduction)是20世纪90年代以来生命科学研究领域的热点问题和前沿。信号转导的基本概念是细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合,所引发细胞内的一系列生物化学反应,直至细胞生理反应所需基因的转录表达开始的过程[1]。随着癌基因和抑癌基因的发现,细胞信号转导通路的阐明,极大地丰富了人们对细胞癌变机制的认识。通过对癌基因产物(癌蛋白,oncopro- tein)功能的分析,发现许多癌蛋白位于正常细胞信号转导通路的不同部位,对促进细胞分裂增殖起着重要的作用。在肿瘤发生发展的过程中,由于正常的基因调控紊乱,可导致细胞信号传递网络的异常。与正常细胞相比,往往一些通路处于异常活跃状态, 而有一些通路却传递受阻。 1与肿瘤发生相关的几条主要信号通路 1.1 Hedgehog信号通路:Hedgehog信通路是近年来备受关注的一个调控胚胎发育的信号转导途径,而且与人类肿瘤的发生与发展紧密相关。Hedgehog信号通路的异常激活可以导致多种肿瘤的形成, 如基底细胞癌、髓母细胞瘤、肺小细胞癌、胰腺癌、前列腺癌、胃肠道恶性肿瘤等[2]。Hedgehog信号通路主要由3部分组成:Hh信号肽(Shh、Ihh、Dhh)、跨膜受体(Ptch、Smo)和下游转录因子(Gli)。在正常状态下,Hh蛋白由其经过自我裂解产生的N末端裂解物(Hh-N)与胆固醇或脂酰基结合, 附着于细胞模表面。Hh信号通路的激活是通过配体Hh与跨膜蛋白Ptch结合, 进而解除Ptch对另一跨膜蛋白Smo的抑制作用,Smo再通过下游转录 因子Gli来调控基因转录。Hedgehog信号通路成员Shh、Ptch、Smo和Gli-1在结肠癌、胰腺癌及结肠腺瘤细胞中有不同程度的表达, 环靶明(Smo受体特异性小分子抑制剂)对Smo高表达细胞的生长有明显抑制作用,从而说明Hedgehog信号通 路可能在部分消化道肿瘤细胞中被活化[3]。在肝癌组织和肝癌细胞系中,Ihh、Ptch、Smo、Gli基因的转录和蛋白表达可检测到差异,环靶明可使Hedgehog信号转导通路各成员的表达出现不同程度的降低,从而说明原发性肝癌中Hedgehog 信号转导通路是活化的,并且环靶明有阻断Hedgehog信号转导通路的作用[4]。 1.2 Wnt信号通路:Wnt信号通路是一条在进化上保守的信号途径,在胚胎发育和中枢神经系统的形成中起关键作用,可调控细胞的生长、迁移和分化。目前研究表明,在乳腺癌、结直肠癌、胃癌、肝癌、黑色素瘤及子宫内膜癌、卵巢癌中都存在Wnt信号通路异常[5]。Wnt信号通路主要分为3种类型:(1)经典的Wnt 信号途径:通过β-连环蛋白(β-catenin)核易位。激活靶基因的转录活性。(2)细胞平面极性途径:此途径涉及RhoA蛋白和Jun激酶,主要控制胚胎的发育时间和空间。在细胞水平上,此途径通过重排细胞骨架来调控细胞极性。(3)Wnt/Ca2+途径:此途径可诱导细胞内Ca2+浓度增加并激活Ca2+敏感的信号转导组分,如信赖钙调蛋白的蛋白激酶Ⅱ、钙调蛋白敏感的蛋白磷酸酶和活化T细胞核因子NF-AT。在Wnt通路中任何一步发生障碍都可致癌。一是组成Wnt信号途径的蛋白、转录因子或基因被破坏或变异导致该途径关闭或局部途径异常活跃;二是过多的Wnt
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
第26卷第3期2006年6月国际病理科学与临床杂志 In ternati onal Journal ofPat h ol ogy and C li n i calM ed ici ne Vo.l 26 N o .3Jun . 2006 y 靶向ERK 信号转导通路抗肿瘤的研究进展 罗 威 综述 曹 亚 审校 (中南大学湘雅医学院肿瘤研究所分子生物室,长沙410078) [摘要] R as ,R af 基因突变及MA PK 的过度激活与人类肿瘤的发生密切相关,而且由于ERK 通路在细胞信 号转导中的枢纽地位,其作为抗肿瘤的分子靶受到基础研究与药物开发工作者的广泛关注,为肿瘤治疗提供了可 喜的前景。 [关键词] M APK; ERK; 蛋白激酶; 抑制剂; 肿瘤 [中图分类号] R 73 3 [文献标识码] A [文章编号] 1673 2588(2006)03 0200 04 Advance in anti cancer therapy targeted the ERK signal transducti on pathway LUO W e,i CAO Ya (Cancer R esearc h In stit u te ,C entra l Sou t h Un i versit y,Chang s ha 410078,China ) [Abstract] The m utati o n o fRas and Raf gene and the over activation ofMAP K are closely re lated w it h the occurrence o f hum an cancers i n recent years .B ecause of the pivota l status of ERK pathw ay i n cell signal transduction,m any basic sc i e ntific researchers and dr ug deve l o pers who regar d ERK pathw ay as anti cancer m o lecu lar targets pay m ore attention to it and present a pro m isi n g future . [Key w ords] MAPK; ERK; pr o te i n k i n ase ; i n h i b itor ; cancer [Int J Pathol C li n M ed,2006,26(3):0200 04] 丝裂原活化蛋白激酶通路(m itogen activated pro tein k i n ase pathw ay ,MAP K pathw ay )代表了一连串磷酸化级联事件,涉及3种关键激酶,即MAPK 激酶的激酶(MAPKKK ),MAPK 激酶(MAP KK ),MAPK 。真核细胞中,已确定出ERK (p42/p44MAPK),J NK /SAPK,p38MAPK 及ERK5四条MAPK 信号转导通路。J NK 和p38MAPK 两条通路主要与细胞的应激和凋亡有关,而在细胞信号转导网络中处于枢纽地位的ERK 通路主要与细胞的增殖和分化密切相关。MAP K 通路是一重要信号转导通路,近年来发现Ras ,Raf 基因突变及MAPK 的过度激活与肿瘤发生有关,以这些激酶作为肿瘤治疗的靶点 来阻断增殖信号的传递,显示出多效性[1,2] 。1 ERK 信号通路 上游激活蛋白R as 为21kD 的小G 蛋白;Raf/MAPKKK 是40~75kD 的Ser /Thr 蛋白激酶,有Raf 1/C Ra,f A R a,f B Raf 3种类型;ERK 激酶(M EK )/MAPKK 有分子量为44kD 和45kD 的M E K1和MEK2两种,属于少有的双重特异性蛋白激酶(dua l specificity pr o te i n kinase),既为Tyr 蛋白激酶,又为Ser /Thr 蛋白激酶;胞外信号调节激酶(ex tracell u lar si g na l regulated k i n ase ,ERK )/M AP K 是一种Ser /Thr 蛋白激酶,有ERK1和ERK2两个亚族。R as 被生长因子、细胞因子激活,由失活态Ras GDP 结合构象转变为活化态Ras GTP 结合构象,招募Ra f 激酶家族到胞膜并激活Ra,f 启动Ras 通路。Raf 通过其C 端的激酶功能域催化MEK1/2的丝氨酸残基磷酸化而激活,其中M E K1的两个丝氨酸活化位点是S217和S221;继而MEK1/2的激酶功能域催化ERK1/2亚功能区8中的酪氨酸和苏氨酸残基磷酸化而激活,ERK1的酪氨酸和苏氨酸活化位点分别是Y204和T202,以及ERK2的Y186和T184;ERK1/2由胞浆 200 y 收稿日期:2006 03 22 修回日期:2006 04 19 作者简介:罗威(1981 ),女,湖南湘潭人,硕士研究生,主要从事分子癌变机制的研究。
Hedghog信号通路与肿瘤发生 【关键词】 Hedgehog Signaling Pathway Patched Smoothened Cubitus interruptus Gli 0 引言 Hh是由英文“刺 猬”(hedgehog)简写而来的。这类基因最早是在果蝇里发现，果蝇和其他动物一样身体分成多个节段，幼虫的每个节段内一部分有毛、一部分无毛，Hh基因突变使无毛部分变成有毛部分，所以被戏称为“刺猬”基因。果蝇Hh基因是美国霍普金斯大学毕淇实验室在90年代初克隆的，在果蝇只有一个Hh基因，以后多个实验室在高等动物发现有三个Hh基因。Hedgehog通路不仅在胚胎正常发育中起着重要作用，通路的异常还可引发畸形和肿瘤。本文就Hedgehog通路的构成、途径及在胚胎发育和肿瘤形成中的作用、肿瘤治疗的进展进行综 述。 1 Hedgehog通路的基本构成 1.1 Hedgehog蛋白家 族果蝇只有一个hedgehog基因，脊椎动物有3种hedgehog基因，包括：Desert hedgehog(Dhh), Indian hedgehog(Ihh), Sonic hedgehog(SHh)。Dhh与果蝇的Hedgehog基因的关系最近；Ihh和SHh之间的关系较 近。 Hedgehog蛋白是一种分泌蛋白，必须经过自身的修饰才能获得活性。 Hh蛋白包含一个N端信号结构域，和一个C端催化结构域。C端催化结构域可以共价结合胆固醇，并使其结合到N端信号结构域，再将N端信号结构域一个半胱氨酸棕榈酰化，这个过程需要Skinny hedgehog酰基转移酶。从鸡的sonic hedgehog (SHh)蛋白出发,用BLAST法找到其在人、小鼠、大鼠等脊椎动物的同源蛋白共16个,组成Hedgehog蛋白家族。 1.2 Patched(Ptch)蛋白 Ptch蛋白是细胞表面接受Hh信号蛋白的受体，具有二种功能，一是与Hh结合，二是抑制Smoothened(Smo)。在人类中Patched基因有两个同源基因， Ptch1、 Ptch2，分别编码Ptch1、 Ptch2蛋白。 Ptch2细胞内的氨基和羧基端结构域与Ptch1不同，包括在羧基端区域缺少150个氨基酸残基。 1.3 Smoothened（Smo）蛋白 Smo基因编码一个有1024个氨基酸组成的蛋白质，它的作用是Hh信号的转换器。Smo蛋白有7个疏水跨膜区，1个细胞外氨基端区域和1个细胞内的羧基端区域。Smo蛋白具有一些与G结合蛋白受体的相似性，与蜿蜒蛋白的Frizzled家族有同源性。当没有Hh 蛋白时，Ptch通过下游信号抑制Smo。当Hh蛋白结合到Ptch时，Smo可以上调下游基因表达[1]。 1.4 Patched和Smoothened之间的关 系关于Patched和Smoothened(Smo)之间关系有四种解释: (1) Ptch通过下游信号抑制Smo。Hh蛋白与Ptch结合通过构象改变减轻了对Smo的抑制，使之可以调整下游信号。(2) 假设是Hh通过引起Ptch/Smo复合体分裂来激活Smo。(3) Ptch通过一种可播散的媒介来抑制Smo，Hh结合到Ptch后改变了媒介的活性，使Smo激活。(4) Ptch通过一种小分子物质催化来抑制Smo，Hh结合Ptch后，Smo与Ptch和小分子物质分离从而被激活 [2]。 1.5 Cubitus interruptus(Ci)和Gli蛋白，Costal 2(Cos2)蛋白，Fused(Fu)激酶，Suppressor of Fused(Sufu)的复合体在果蝇中具有锌指结构的Cubitus interruptus(Ci)基因是脊椎动物中Gli基因家族的同源基因，它们所编码的蛋白在Hh通路中起着关键作用。 Ci是一种 155kDa有5个锌指结构的蛋白质。它有两种形式，一种是截去75kDa的抑制剂，另一种是全长155kDa的催化剂。结构上有Sufu结合区(SF)，锌指DNA结合区(ZF)，核定位信号(NLS)，分裂点，核输出信号(NES)，磷酸化点(P)，
肿瘤细胞的信号转导通路 信号传导通路是将胞外刺激由细胞表面传入细胞内，启动了胞浆中的信号转导通路，通过多种途径将信号传递到胞核内，促进或抑制特定靶基因的表达。 一、MAPK信号通路 MAPK信号通路介导细胞外信号到细胞内反应。 丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)主要位于细胞浆，很多生长因子所激活，活化后既可以磷酸化胞浆内的靶蛋白，也能进入细胞核作用于对应的转录因子，调节靶基因的表达。 调节着细胞的生长、分化、分裂、死亡各个阶段的生理活动以及细胞间功能同步化过程，并在细胞恶变和肿瘤侵袭转移过程中起重要作用，阻断MAPK途径是肿瘤侵袭转移的治疗新方向。 MAPK信号转导通路是需要经过多级激酶的级联反应，其中包括3个关键的激酶，即MAPK激酶激酶（MKKK）→MAPK激酶（MKK）→MAPK。 （一）MKKK： 包括Raf、Mos、Tpl、SPAK、MUK、MLK和MEKK等，其中Raf又分为A-Raf、B-Raf、Raf-1等亚型； MKKK是一个Ser/Thr蛋白激酶，被MAPKKKK、小G蛋白家族成员Ras、Rho激活后可Ser/Thr磷酸化激活下游激酶MKK。MKK识别下游MAPK分子中的TXY序列（“Thr-X-Tyr”模序，为MAPK第Ⅷ区存在的三肽序列Thr-Glu-Tyr、Thr-Pro-Tyr或Thr-Gly-Tyr），将该序列中的Thr和Tyr分别磷酸化后激活MAPK。
注：TXY序列是MKK活化JNK的双磷酸化位点，MKK4和MKK7通过磷酸化TXY 序列的第183位苏氨酸残基(Thr183)和第185位酪氨酸残基(Tyr185)激活JNK1。 （二）MKK：包括MEK1-MEK7，主要是MEK1/2； （三）MAPK： MAPK是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，是MAPK途径的核心，它至少由4种同功酶组成，包括：细胞外信号调节激酶(Extracellular signal Regulated Kinases，ERK1/2）、C-Jun 氨基末端激酶（JNK）/应激激活蛋白激酶（Stress-activated protein kinase，SAPK）、p38（p38MAPK）、ERK5/BMK1(big MAP kinase1)等MAPK亚族，并根据此将MAPK 信号传导通路分为4条途径。 1、MAPK /ERK通路：即Ras-to-MAPK（Ras/MAPK）通路。 细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinase，ERK)包括5个亚组，ERK3/4和ERK5。ERK1/2与细胞增殖最为密切,其上游激酶为MAPK激酶(MEK1/2)，MEK1与细胞分化有关,而MEK2与细胞增殖有关。 ERK1/2是MAPK系统主要的、经典的通路，也是研究较多的一条通路，ERK1/2的活化是将细胞丝裂原信号从细胞膜表面受体转导至细胞核的关键，参与调节细胞周期及促进细胞增殖分化。 ERK1/2（ERK1/ERK2）包括两种异构体ERK1和ERK2，相对分子量分别为44kD和42kD，它们有将近90%的同源性。ERK1/2为脯氨酸导向的丝氨酸/苏氨酸激酶，可以使脯氨酸相邻的丝氨酸/苏氨酸磷酸化。 未激活的ERK1/2位于胞浆内，激活后迅速进入细胞核内，再激活与其偶联的转录因子（Elk-1、c-Myc、Jun、c-Fos、ATF2等），通过调节各自靶基因mRNA的转录及翻译过
常见的几种信号通路 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
肿瘤信号转导基因芯片包含了与肿瘤形成15个信号转导通路特定标志物基因。这些信号通路包括：MAPK通路、WNT通路、Hedgehog通路、STAT通路、应激通路（DNA损伤通路、p53通路、缺氧通路、热激通路、及p38 / JNK通路）、炎症通路（Cox-2通路与NF-κB 通路）、survival通路（NF-κB通路与PI3K / AKT通路）、激素通路（雌激素与雄激素通路），以及抗细胞增殖通路（TGFβ通路）。肿瘤的特征取决于原发组织及遗传和环境因素。每种肿瘤都是特定的信号通路组合的激活或失活所致。对多重信号通路的分析可以快速了解决定肿瘤生成的可能路径。这张芯片不仅用于检测与特定肿瘤相关的信号通路，而且可用于检测肿瘤类型。使用这一芯片试剂盒检测RNA实验标本，操作者通过简便的杂交反应技术，即可同时检测上述和肿瘤形成相关的信号转导通路内标志物基因的表达水平变化。 Androgen Pathway: CDK2, CDKN1A (p21Waf1/p21Cip1), EGFR, FOLH1, KLK2 (hGK2), KLK3 (PSA), TMEPAI. Cox-2 Pathway: FOS, HSPA4 (hsp70), MCL1, PPARG, PTGS2 (Cox-2), TNFRSF10B (DR5). DNA Damage / p53 Pathways: BAX, BCL2, CDKN1A (p21Waf1/p21Cip1), GADD45A (gadd45), HIF1A, HSPA4 (hsp70), IGFBP3, MDM2, PIG3, TNFRSF6 (Fas), TNFRSF10B (TrailR/DR5), TRAF1, WIG1. Estrogen Pathway: BCL2, BRCA1, CTSD (cathepsin D), EGFR, PGR (PR), ZNF147 (Efp). Hedgehog Pathway: BMP2, BMP4, EN1 (engrailed), HHIP, FOXA2 (HNF3B), PTCH, PTCH2, WNT1, WNT2, WSB1. Hypoxia Pathway: ADRA1B, CDKN1A, EDN1, EPO, HK1, HMOX1 (HO-1), IGFBP3, NOS2A (iNOS), SLC2A1, TF, TFRC, VEGF. Inflammation / NF-κB Pathways: ICAM1, IL2, LTA (TNFb), NF-ΚB1 (NF-κB), NF-ΚBIA (IκBa), NOS2A (iNOS), PECAM1, TNF (TNFa), VCAM1. MAP Kinase Pathway: COL1A1 (Collagen I), EGR1 (egr-1), FOS (c-fos), JUN (c-jun). PI-3 Kinase / AKT Pathways: BCL2, CCND1 (cyclin D1), FN1 (fibronectin), HIF1A, JUN (c-jun), MMP7 (matrilysin), MYC (c-myc), TNFSF10 (TRAIL) STAT Pathway: A2M (a2macroglobulin), BCL2, BCL2L1 (Bcl-XL), CSN2 (b –casein), CXCL9 (MIG), IL4, IL4R, IRF1, MMP10 (stromelysin-2), NOS2A (iNOS). Stress / Heat Shock Pathways: HSF1 (tcf5), HSPA4 (hsp70), HSPB1 (hsp27), HSPB2, HSPCA (hsp90) Stress / p38 & JNK Pathways: ABCB1 (Mdr1), ATF2, COL1A1 (Collagen I), DUSP1 (MKP1), ENPP2 (Autotaxin), FOS, HSPA4 (hsp70), HSPA5 (Grp78), HSPB1 (hsp27), HSPB2, MYC, TP53.
1 JAK-STAT信号通路 欧阳光明（2021.03.07） 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”（docking site），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
细胞信号转导与肿瘤的研究 摘要：细胞信号转导的存在及其过程是近年细胞生物学、分子生物学和医学领域的研究热点之一。细胞信号转导异常与肿瘤等多种疾病的发生、发展和预后直接相关。综述细胞信号转导和与肿瘤发生相关的几条主要信号通路，阐明它们的作用机制对于探索肿瘤发病机制并最终攻克肿瘤具有重要的意义。 关键词：细胞信号转导；肿瘤；信号通路 生物细胞每时每刻都在接受来自细胞内外的各种各样的信号,细胞信号转导(cellsignal transduction, CST)是生命活动的一种最基本最主要的方式。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；不同的信号作用于一种细胞可引发相同的生理反应。随着癌基因和抑癌基因的发现，细胞信号转导通路的阐明，极大地丰富了人们对细胞癌变机制的认识。通过对癌基因产物(癌蛋白,oncoprotein)功能的分析，发现许多癌蛋白位于正常细胞信号转导通路的不同部位，对促进细胞分裂增殖起着重要的作用。在肿瘤发生发展的过程中，由于正常的基因调控紊乱，可导致细胞信号传递网络的异常。与正常细胞相比，往往一些通路处于异常活跃状态，而有一些通路却传递受阻。了解CST的机制及与肿瘤相关的信号通路对于加深认识生命过程和揭示生命的本质具有重要意义。 1细胞信号转导的概念 细胞信号转导系统由能接受信号的特定受体( recep tor) 、受体后的信号转导通路以及其作用的终端所组成。细胞信号通过受体或类似于受体的物质激活细胞内的信号转导通路，触发离子通道的开放、蛋白质( p rotein) 可逆磷酸化反应以及基因( gene)表达改变等变化，进而导致一系列生物效应。不同的信号转导通路间具有相互的联系和作用，形成极其复杂的网络，主要包括物理信号、化学信号和生物信号[1]。 2细胞内信号分子 2.1 G蛋白G蛋白(Gprotein)是由一种分子量10万的可溶性膜蛋白，G蛋白分为典型G 蛋白和小分子量G蛋白。典型G蛋白是由γ、β、r三个亚单位共同构成异源性聚体，其中Gα是G蛋白的主要功能亚单位。Gα主要包括两个结构域：三磷酸乌苷( guanosine triphosphate, GTP)酶结构域和螺旋结构域。GTP酶结构域包括核苷酸结合口袋、受体、效应物以及Gβγ亚单位的结合位点。G蛋白在静息状态下处于GV - GDP /Gβγ的无活性三聚体状态。当刺激信号被GPCRs识别后，核苷酸结合口袋发生构象转变， GTP与GDP交换，G 、蛋白激活，Gα - GTP与Gαβγ分离，调节下游分子的生物活性。Gα亚单位含有的GTP酶水解GTP，Gα - GDP与Gβγ又重新结合成无活性的三聚体。小分子量G蛋白的分子量在2万左右，分子量亚基约为20～26 kDa。小分子量G蛋白由单条肽链(亚基)构成，可根据序列同源性以及生物学特性，将小分子量G蛋白分成不同的亚家族( subfamily)。小分子量G蛋白能与GDP或GTP结合，并具有GTP酶活性，但GTP酶活性比三聚体的G蛋白低。小分子量G蛋白参与了细胞的生长、分化、增殖、黏附、变形运动、细胞骨架调整、蛋白转运、膜泡运输，以及细胞的胞吞和胞吐等一系列重要的细胞生命活运过程。 2.2 联结蛋白联结蛋白( connexin, CX)在介导细胞内蛋白质与蛋白质的相互作用中起着非常重要的作用，CX本身不具有催化活性，含有一些特殊的结构，如蛋白结合结构域(p rotein binding domains, PBD) 。因此，具有使细胞内不同功能的蛋白相互结合，甚至形成多个蛋白组成的复合体的作用。 2.3 第二信使第二信使是指细胞外刺激信号，如生长因子等与受体结合后，在细胞内产生的具有生物活性的一些小分子化学物质，主要包括cAMP、环鸟苷酸( cyclic