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MAPK/ERK信号通路图及简介

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MAPK信号通路专题

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。

ERK(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。

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。


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