粘附斑激酶(FAK)及其信号通路研究进展

Ｂ的自磷酸化位点为Ｔｙｒ４０４，含有一个与ＦＡＫ相同 的Ｔｙｒ．Ａｌａ－Ｇｌｕ—Ｉｌｅ保守序列。在ｃ端结构域，ＣＡＫ— Ｂ也具有一个与桩蛋白结合的ＦＡＴ结构域，与ＦＡＫ 的同源性为６ｌ％［“。此外，粘着斑相关酪氨酸激酶 （ｒｅｌａｔｅｄ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｆｏｃａｌ ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ，ＲＡＦＴＫ）以及 Ｃａ“依赖型蛋白酪氨酸激酶（ｅａｌｃｉｕｍ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｐｒｏ— ｒｅｉｎ ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ．ＣＡＤＴＫ）也相继被发现。目前，
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生物技术通报Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ
２００９年第１２期
ＦＡＫ家族至少有以上５位成员。 ２ ＦＡＫ及其信号通路的功能 ２．１ ＦＡＫ与发育的关系
ＦＡＫ与动物的生长发育密切相关。ＦＡＫ在胚 胎干细胞以及整个胚胎发育期间有表达。在整个发 育过程中ＦＡＫ呈高度磷酸化，处于一个将各种细胞 活动会合的位点＂１。在新生大鼠的下丘脑中，ＦＡＫ 在雌性鼠中的表达量要大于雄性鼠，而在其他部位 并没有性别差异。控制雌二醇的量可以降低下丘脑 中ＦＡＫ的表达量，抑制芳香化酶则升高桩蛋白的表 达量。有机体可能通过性激素降低ＦＡＫ和桩蛋白 的表达量，进而诱导大脑性别分化¨１。这可能与甾 体类激素控制的大脑性别分化有关。
目前，已经证明ＦＡＫ在大脑等多种成体组织中
都有表达并且具有重要的生理功能，同时影响胚胎 发育。在整个胚胎发育过程中都有ＦＡＫ表达，缺失 了ＦＡＫ基因的小鼠在早期胚胎时便可致死。近年 的研究表明ＦＡＫ可以调控细胞的生长、锚定、迁移、 恶变和凋亡等过程，与肿瘤的发生密切相关。在细胞 粘着连接的形成过程中，ＦＡＫ一直处于活化状态，因 此它可能起一种起始作用，可能在细胞粘着连接的装 配和分解过程中都起着重要的作用。ＦＡＫ。一的中胚 层细胞的迁移速率只有正常胚胎细胞的一半Ｈ】。因 此，对ＦＡＫ及其信号通路的深入研究有助于对胚胎 发育机理及细胞生长、分化和凋亡机制的了解。 １ ＦＡＫ的分子生物学
在ＰＴＫ与ＦＡＴ之间是一段富含蛋白相互作用 位点的结构域，其中有两个脯氨酸基序。靠近Ｎ．末 端的基序ｌ能够与Ｃａｓ的ＳＨ３结构域结合，调节多 条信号通路。靠近ｃ．末端的基序２能与两类ＧＴ－ Ｐａｓｅ调节因子结合，一个为Ｒｈｏ－ＧＴＰａｓｅ激活蛋白 ＧＲＡＦ，另一个为Ａｆｆｌ和Ａｆｔ６的ＧＴＰａｓｅ激活蛋白 ＡＳＡＰ。ＧＲＡＦ／ＡＳＡＰ与ＦＡＫ的结合调节Ｒｈｏ和Ａｆｔ 家族的小ＧＴＰ结合蛋白的活性，进而使细胞骨架发 生改变。
ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｈｕｈｈｏｔ ０１００２１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｋｉｎａｓｅ（ＦＡＫ）ｉｓ ａ ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ ｎｏｎｒｅｅｅｐｔｏｒ ｐｒｏｔｅｉｎ－ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ，ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｔｙｒｏｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ ｓｕｐｅｒｆａｍｉｌｙ，ａｌｓｏ ｃａｌｌｅｄ ａｓ ＰＴＫ ＩＩ．ＦＡＫ ｉｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ．ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｓ ｉｎ ｍａｎｙ“ｏｕｔｓｉｄｅ．ｉｎ”ａｎｄ“ｉｎ． ｓｉｄｅ－ｏｕｔ”ｐａｔｈｗａｙｓ．ＦＡＫ ｃａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｆｒｏｍ ｉｎｔｅｇｒｉｎ，ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｅｓｓ，ａｃｔｉｖａｔｅ ｔｈｅ Ｐ１３ Ｋ／Ａｋｔ ａｎｄ Ｒａｓ／ ＭＡＰＫ ｐａｔｈｗａｙ，ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｃｅｌｌ ｇｒｏｗｔｈ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ＦＡＫ ｉｓ ｔｉｇｈｔｌｙ ｌｉｎｋｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｕｍｏｒｉｇｅｎｅｓｉｓ ａｎｄ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ．
目前发现有ＦＡＫ表达或者活性增强的肿瘤有 结肠癌、乳腺癌、胸腺癌、胃癌以及胶质母细胞瘤和 黑色素瘤等。用ＦＡＫ特异性抑制剂处理体外培养 的肿瘤细胞，可以抑制细胞的增殖、生长、扩散和迁 移¨“。磷酸化的ＦＡＫ与Ｓｒｃ形成复合体，可以激活 或抑制多条下游通路，包括Ｐ１３Ｋ／Ａｋｔ、ＲＩＰ、ｐ５３和 ＲＡＳ．Ｅｒｋ等，起始肿瘤发生或诱导细胞凋亡。
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２００９年第１２期
李树裕等：粘附斑激酶（ＦＡＫ）及其信号通路研究进展
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反映了ＦＡＫ在细胞生命活动中的重要作用。人 ＦＡＫ基因的ＣＤＳ为３ １５９ ｂｐ，编码１ ０５２个氨基 酸，分子量为１２５ ｋＤ，缺乏跨膜区，包含ＳＨ２和 ＳＨ３结合序列。克隆了内蒙古白绒山羊ＦＡＫ基因 编码区５’端４１６ ｂｐ的ｅＤＮＡ片段并对其表达模式 进行了初步研究。结果表明，绒山羊ＦＡＫ基因的 核苷酸序列与其它物种的同源性在９ｌ％一９９％之 间，ＦＡＫ基因在脾、睾丸和肌肉中都有表达，以睾 丸组织中较强。
·综述与专论·
生物技术通报
Ｂ１０ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＢＵＬＬＥＴＩＮ
２００９年第１ ２期
粘附斑激酶（生命科学学院哺乳动物生殖生物学与生物技术教育部霞点实验室，呼和浩特０１００２１）
摘 要： 粘附斑激酶（ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｋｉｎａｓｅ，ＦＡＫ）是一类胞质非受体蛋白酪氨酸激酶．属于蛋白酪氨酸激酶（ｐｒｏｔｅｉｎ ｔｙｒｏ— ｓｉｎｅ ｋｉｎａｓｅ）超家族，因而也称为ＰＴＫ １１。ＦＡＫ在细胞信号转导中处于十分重要的位置，它是胞内外信号出入的中枢，介导多 条信号通路。ＦＡＫ可以整合来自整合素、生长因子以及机械刺激等的信号，激活胞内Ｐ１３Ｋ／Ａｋｔ、Ｒａｓ／ＭＡＰＫ等信号通路，调节 细胞生长。ＦＡＫ还与胚胎发育、肿瘤发生与迁移有关。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｋｉｎａｓｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｕｍｏｒ Ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ
粘附斑激酶（ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｋｉｎａｓｅ，ＦＡＫ）是一种 胞质非受体蛋白酪氨酸激酶，是粘附斑复合物家族 （ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｃｏｍｐｌｅｘ ｆａｍｉｌｙ）的一员。上世纪９０ 年代早期，Ｋａｎｎｅｒ等…在ｖ．ｓｒｃ转染鸡胚成纤维细 胞后，发现有许多蛋白分子与ｐｐ６０ｓｒｃ结合形成复 合体，其中有一个１２０ ｋＤ的分子，具有酪氨酸激酶 活性，在受到原癌基因产物和胞外基质．整合素的刺 激后发生磷酸化【２１。此外，小神经肽、内皮素和血 管升压素等都能使其磷酸化∞Ｊ。由于它位于体外 培养细胞的粘着斑，因而被命名为粘附斑激酶。 ＦＡＫ参与了多条细胞信号通路，它是胞内外信号转 导的中枢。它可以整合来自胞外的营养、压力、细胞 粘着等方面的信号，调节下游分子的活性，控制细胞 的代谢、增殖，甚至是细胞的命运。
尽管各物种间ＦＡＫ的氨基酸组成具有差别，但 都具有４个主要的结构域。以人为例，ＦＡＫ基因编 码的这条多肽链可以分为４个主要结构域（图１）。 其中Ｎ．端的约３７０个氨基酸为ＦＥＲＭ（４．１一ｅｚｆｉｎ—ｒａ— ｄｉｘｉｎ．ｍｏｅｓｉｎ）结构域，它是整合素和生长因子受体 的作用位点。当粘着信号将整合素激活后，整合素
ＦＡＫ的Ｃ．末端约１００个氨基酸为其粘着斑靶 向定位结构域ＦＡＴ（ｆｏｃａｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｔａｒｇｅｔｉｎｇ，ＦＡＴ）。 ＦＡＴ对于ＦＡＫ靶向粘着斑复合物是必须的。它可 以与桩蛋白（ｐａｘｉｌｌｉｎ）和裸蛋白（ｍｌｉｎ）结合，并引起 。【一ａｅｔｉｎｉｎ的磷酸化与肌动蛋白（ａｅｔｉｎ）的聚合。裸 蛋白的头部也有ＦＥＲＭ结构域，并通过ＦＥＲＭ与 ＦＡＫ的ＦＡＴ相连，调节肌动蛋白的聚合。
ＦＡＫ在许多成体组织器官中有表达，如大脑、 骨髓、肝脏、肺、肾等，它可以调控成体组织细胞的生 长、迁移等，还可以调节软骨细胞的功能，控制Ⅱ型 胶原的合成，促进软骨细胞的增殖。在体外诱导软 骨细胞脱分化时，ＦＡＫ的表达逐渐降低；当诱导软 骨细胞再分化时，ＦＡＫ可以调控某些基因的表达， 促进细胞分化。
ＦＡＫ对于心血管的功能有着重要作用，在心
Ｂ亚基的胞内部分与其结合，进而通过Ｓｒｃ、Ｐ１３Ｋ等 通路将胞外基质的信号导入胞内，引发某些基因的 表达、肌动蛋白的聚合、细胞的增殖和迁移等。中段 的激酶结构域（ＰＴＫ）是ＦＡＫ激活下游通路的区域， 因此ＦＡＫ也属于蛋白酪氨酸激酶类（ＰＴＫｓ）。人 ＦＡＫ含有６个可以被磷酸化的酪氨酸，分别为
Ｔｙｒ３９７、Ｔｙｒ４０７、Ｔｙｒ５７６、Ｔｙｒ５７７、Ｔｙｒ８６ １和Ｔｙｒ９２５， 其中Ｔｙｒ３９７为主要的磷酸化部位。Ｔｙｒ３９７磷酸化 后，可以与Ｓｒｃ的ＳＨ２结构域结合，激活下游通路。 Ｔｙｒ５７６和Ｔｙｒ５７７是两个加强激酶活性的氨基 酸”’６ ｏ，它们的磷酸化对于ＦＡＫ的活性至关重要。
关键词： 粘附斑激酶发育 肿瘤 信号通路
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｆｏｃａｌ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｋｉｎａｓｅ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｐａｔｈｗａｙ
Ｌｉ Ｓｈｕｙｕ Ｗａｎｇ Ｚｈｉｇａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ｚ咖Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｍｍａｌ Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ
目前已克隆到人、大鼠、小鼠、牛、鸡、非洲爪蟾 和虾等物种的ＦＡＫ基因，其核苷酸序列和氨基酸序 列的同源性在９０％一９９％之间，高度的保守性间接
收稿日期：２００９－０８．２１ 基金项目：国家自然科学基金（３０８６０１９１），国家基础科学人才培养基金（Ｊ０７３０６４８） 作者简介：李树裕（１９８８．），男，本科．动物学专业；Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｓｈｕｙｕ８６＠１２６．ｃｏｒｎ 通讯作者：王志钢（１９６２一），男，教授。研究方向：哺乳动物生殖生物学与生物技术；Ｅ－ｍａｉｌ：Ｉｓｗｚｇ＠ｉｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
肌、血管内皮细胞等部位都有ＦＡＫ的表达并发挥 功能。ＦＡＫ可以调节心肌细胞的生长，控制血管 发生。ＦＡＫ在正常心肌细胞的表达量很高，但活 性却相对较低。当心肌细胞受到拉伸刺激时，ＦＡＫ 的活性大大增加，使得新生大鼠的心室肌细胞过 度生长。１０］。ＦＡＫ可以整合各种信号，包括纤连蛋 白、血管收缩素、生长因子与胞外基质等，进而促 进或抑制血管内皮和血管平滑肌细胞的增殖、 迁移。 ２．２ ＦＡＫ与肿瘤
Ｎ－末端的ＦＥＲＭ结构域是与整合素、生长因子受体等相互作用的位点；中段为ＰＴＫ结构域， 是具有催化活性的激酶结构域；其ＦＥＲＭ可以与激酶结构域环化结合，使ＦＡＫ发生自抑制而 失活；Ｃ一末端是蛋白相互作用段，包括与Ｃａｓ、ＧＲＡＦ和ＡＳＡＰ相互作用的位点等；Ｙ３９７是主要 的自磷酸化氨基酸及与Ｓｒｃ相互作用的位点，其他５个酪氨酸位置也已示出；ＦＡＴ是粘着斑 靶向结构域，它与桩蛋白相互作用
图１ 人ＦＡＫ的结构域示意图
在发现ＦＡＫ以后，又有一些序列与ＦＡＫ高度 相似的蛋白相继被发现，现在称为ＦＡＫ亚家族。 １９９５年发现的ＰＹＫ２是ＦＡＫ亚家族的第二位成员。 细胞粘着激酶Ｂ（ｅｅｌ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｋｉｎａｓｅ ｂｅｔａ，ＣＡＫ－Ｂ） 是ＦＡＫ家族的另一位成员，大鼠ＣＡＫ．Ｂ的分子量 为１１５．７ ｋＤ。在Ｎ端、ＰＴＫ和Ｃ端结构域，ＣＡＫ·Ｂ 与ＦＡＫ的同源性分别为４２％、６１％和３６％。ＣＡＫ—
ＦＡＫ在眼睛晶状体的形态发生与分化过程中 发挥着重要作用。在晶状体形态发生的早期，ＦＡＫ 在大多数眼组织都广泛表达，尤其在进行形态发生 和分化的组织中大量表达。在视杯分化为神经视网 膜的过程中，也有ＦＡＫ的表达。在胚胎期小鼠晶状 体上皮细胞中，Ｙ３９７磷酸化的ＦＡＫ主要分布在细 胞质中，偶尔也有少量的ＦＡＫ与细胞核结合。在晶 状体过渡区（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ ＺＯｒｌｅ）细胞中，Ｙ３９７磷酸化 的ＦＡＫ主要结合在细胞膜部位。但在分化纤维细 胞（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ）中，ＦＡＫ的Ｎ端结构域（包 括磷酸化的Ｙ３９７）会插入细胞核内。随着晶状体的 成熟，ＦＡＫ的表达量也开始下降。体外培养晶状体 上皮细胞发现，生长因子ＦＧＦ２会刺激ＦＡＫ的表达， 刺激细胞的迁移与分化。同样ＴＧＦＢ也会改变ＦＡＫ 的活性，如果ＴＧＦＢ受体发生突变，则ＦＡＫ的活性 下降旧】。生长因子通过ＦＡＫ信号通路调节晶状体 的发育和分化。