凋亡信号通路_范文大全

凋亡信号通路

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【专家解析】凋亡信号通路

【优秀范文】凋亡信号通路

范文一:细胞凋亡的信号通路 投稿:夏咢咣

山东农业大学学报(自然科学版),2015,46(4):514-518

VOL.46N0.42015细胞凋亡的信号通路

谢昆,李兴权

红河学院生命科学与技术学院,云南蒙自661199

摘要:细胞凋亡是细胞程序性死亡的一种方式,与自噬和坏死有明显的区别。细胞凋亡的信号途径比较复杂,在凋亡诱导因子的刺激下经历不同的信号途径。本文就细胞凋亡的三条信号通路——线粒体途径、内质网途径和死亡受体途径做一综述,以便为人们进一步了解细胞凋亡发生的机制,从而对癌症及其他一些相关疾病的治疗奠定基础。关键词:细胞凋亡;信号通路;线粒体途径;内质网途径;死亡受体途径

中图法分类号:R329.2+8文献标识码:A文章编号:1000-2324(2015)04-0514-05

TheSignalPathwayofApoptosis

XIEKun,LIXing-quan

DepartmentofLifeScienceandTechnology/HongheUniversity,Mengzi661199,China

Abstract:Apoptosisisaprocessofprogrammedcelldeathwhichdistinguishesfromautophagyandnecrosis.Thesignalpathwaysofapoptosisarecomplexanddifferentunderapoptosisinducedfactorstimulating.ThreekindsofsignalpathwaysofapoptosisincludingMitochondrialpathway,EndoplasmicReticulumpathwayandDeathReceptorpathwayweresummarizedinthisreviewinordertomakepeoplefurthercomprehendthemechanismofapoptosis,sothatitshouldmakeabasisforusalltotreatcancerandotherrelateddiseases.

Keywords:Apoptosis;signalpathway;Mitochondrialpathway;EndoplasmicReticulumpathway;DeathReceptorpathway

细胞凋亡是细胞程序性死亡(Programcelldeath,PCD)中特有的一种细胞死亡方式,是细胞在一系列内源性基因调控下发生的自然或生理性死亡过程。Kerr等1972年最早提出了凋亡(apoptosis)和坏死(necrosis)的概念[1],随后Paweletz等对其进行了详细的描述[2,3]。在形态学上,凋亡表现为核浓缩、细胞质密度增高、染色质凝聚、核膜破裂、核内DNA断裂、细胞集聚成团、形成凋亡小体(Apoptosome)等特征,这些凋亡小体最终被巨噬细胞清除,但不会引起周围细胞的炎症反应,另外,凋亡发生在单个细胞之间[4,5]。坏死,通常是由相邻的多个细胞之间发生细胞肿胀,细胞核溶解,细胞膜破裂,细胞质流入到细胞间质中,并伴发一系列的炎症反应,从而与凋亡表现为本质性区别[6,7]。

目前认为,凋亡发生的途径分为三种。第一种是线粒体途径,也称为内源性途径,该途径包括两类,第一类需要通过激活Caspase通路促进凋亡,在一序列凋亡诱导因素刺激下,线粒体中的CytC(细胞色素C)释放至细胞质中,从而与Apaf-1(Apoptosisproteaseactivatingfactor1,凋亡蛋白酶活化因子1)结合形成多聚体,形成的多聚体再进一步与凋亡起始分子Caspase-9结合形成凋亡小体,凋亡小体激活Caspase-9,从而激活下游的凋亡执行分子Caspase-3,Caspase-6和Caspase-7等诱导细胞凋亡的级联反应;第二类是不依赖于Caspase途径的,通过线粒体释放AIF(Apoptosisinducefactor,凋亡诱导因子)直接诱导凋亡的发生。但是在细胞内,直接检测AIF比较困难,而且AIF的变化不一定能代表凋亡发生的程度,因为引起凋亡发生的途径不一。第二种是死亡受体途径(也称为外源性途径),经由死亡受体(如TNF,Fas等)与FADD的结合而激活Caspase-8和caspase-10,进一步激活凋亡执行者caspase-3,6,7,从而促进凋亡的发生;第三条途径是内质网途径,内质网应激(蛋白质错误折叠或未折叠、内质网胁迫)会导致细胞内钙超载或钙离子稳态失衡一方面激活caspase-12,caspase-12进一步激活caspase-9而促进凋亡的发生,另一方面诱导Bcl-2(B细胞淋巴瘤蛋白)家族中促凋亡蛋白Bax和Bak的激活诱导凋亡[8]。

1凋亡的线粒体途径

在哺乳动物中,由于凋亡的激活需要线粒体中细胞色素C(CytC)的释放,因此CytC由线粒体膜间隙释放到细胞质中的多少可以作为判断凋亡发生强弱的指标之一。有研究认为,CytC的释放是通过Bcl-2家族调控线粒体膜透化(Mitochondrialoutermembranepermeabilization,MOMP),科学收稿日期:2013-03-07修回日期:2014-09-11

基金项目:云南省科技厅应用基础研究面上项目(2010ZC151)

作者简介:谢昆(1975-),男,云南富民人,博士研究生,研究方向为动物生物化学与分子生物学.E-mail:xk_biology2@126.com

数字优先出版:2015-06-03http://www.cnki.net

第4期谢昆等:细胞凋亡的信号通路·515·家们提出了两个主要的模型来揭示Bcl-2蛋白对MOMP的调控[9],第一种模型认为Bcl-2蛋白通过调节线粒体膜上线粒体渗透性转换孔(PermeabilityTransitionPore,PTP)的开闭来调控MOMP,从而调节CytC由线粒体膜间隙到细胞质的释放;另外一种模型认为在Bcl-2家族成员中,一些促凋亡蛋白如Bax、Bad等能促进线粒体外膜通道的打开,从而引起线粒体中CytC的释放。最近科学家又提出了第三种模型,认为在凋亡发生过程中,一些相关蛋白会引起线粒体形状和活性发生改变,从而引起CytC的释放。但是无论是哪一种模型,对Bcl-2家族成员中一些抗凋亡蛋白如Bcl-XL,Bcl-w如何抑制凋亡的发生还未研究清楚[10-12]。在细胞受到损伤或者胁迫情况下,将诱导线粒体介导的凋亡,线粒体在凋亡中的作用包括:释放半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(cysteinylasparatespecificproteinase,Caspase)激活因子(如CytC)、Bcl-2家族成员中促凋亡蛋白的激活和抗凋亡蛋白的抑制、膜电位的改变等等[13-15]。MOMP除了可以释放CytC之外,还可以诱导Smac(thesecondmitochondrialderivedactivatorofcaspase)的释放,也称为低等电点(PI)的凋亡结合蛋白的直接抑制剂[16],Smac/Diablo在细胞凋亡时随CytC一起释放到胞浆,通过与IAPs(inhibitorofapoptosisproteins)、XIAP(X连锁凋亡抑制蛋白,X-linkedinhibitorofapoptosisprotein)等相互作用,直接抑制下游caspase并可多途径调节细胞凋亡,从而成为线粒体途径的一部分[17]。因此它本身并不能诱发凋亡,只是解除凋亡抑制的一种方式。研究发现Smac/Diablo比细胞色素C大,并且只有成熟的Smac/Diablo才具有生物活性,因此在其释放前必须有个加工过程。

在线粒体途径中,Bcl-2家族蛋白对凋亡的调控异常重要。在哺乳动物中,Bcl-2家族包括促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白两类。促凋亡蛋白包括Bax、Bak、Bok、Bad、Bid、Bim、Bmf、Bik、Hrk、Noxa、Puma等,抗凋亡蛋白包括Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w、Mcl-1、Bcl-B等,所有的Bcl-2蛋白都包括1~4个BH区(Bcl-2homology,Bcl-2同源区),正常情况下抗凋亡蛋白发挥作用可抑制凋亡的发生,当细胞受到损伤或胁迫时,抗凋亡蛋白功能受到抑制,而促凋亡蛋白发挥作用,从而引起细胞凋亡[18]。2死亡受体途径

死亡受体途径即为诱导凋亡的外源性途径,死亡受体家族包括8种,分别是肿瘤坏死因子受体1(Tumornecrosisfactorreceptor1,TNFR1),CD95(也称为APO-1或Fas)、死亡受体3(Deathreceptor3,DR3)、死亡受体4(Deathreceptor4,DR4也叫TRAILR1)、死亡受体5(Deathreceptor5,DR5,也叫TRAILR2)、死亡受体6(Deathreceptor6,DR6)、外异蛋白A受体(EctodysplasinAreceptor,EDAR)和神经生长因子受体(Nervegrowthfactorreceptor,NGFR)[19,20],它们共同的特征是都具有相似的、富含半胱氨酸的细胞外结构域,并且都具备一个80KDa大小的胞内死亡区域(Deathdomain,DD),DD一般使死亡受体与胞内凋亡机制相连。我们以Fas为例介绍其信号传导通路,FasL(凋亡相关因子配体)和Fas结合后三聚化,激活的受体与FADD(具有死亡功能区的Fas相关蛋白)结合,形成死亡诱导信号复合体(Deathinducingsignallingcomplex,DISC),然后募集凋亡起始分子Caspase-8或Caspase-10,从而级联激活下游Caspase-3,6,7,进而诱导凋亡的发生[21]。在此途径中,FLIP(FLICE抑制蛋白)会抑制Caspase-8的激活[22]。另外,Caspase-8可催化Bid的切割(Bcl-2家族的促凋亡分子),正常情况下Bid存在于胞液中会诱导自噬,而在Fas或TNFR1诱导情况下,激活的Caspase-8和Caspase-10可切割Bid,使Bid抑制凋亡部位断裂(N-端1-60位),暴露出来的C端Bid(tBid),tBid可激活其自身的凋亡活性定位至线粒体外膜,在相关的其他Bcl-2家族成员的参与下可诱导线粒体外膜透化(MOMP),从而促进CytC的释放[8,22,23]。

3内质网途径

内质网是细胞内重要的细胞器,参与蛋白质翻译后的修饰、折叠和寡聚化,还参与脂质代谢、类固醇激素的合成和钙的储存、信号转导,未折叠或错误折叠蛋白的增多、胞内钙的失衡引起的内质网的应激反应,以及由过强的内质网应激反应诱导的细胞凋亡,这是与死亡受体和线粒体介导的细胞凋亡不同的一条途径[24]。内质网与细胞凋亡相联系表现在两个方面:一是内质网对Ca2+的调控,二是内质网上Caspase的激活。Ca2+是细胞内重要的信号转导因子,对维持细胞内环境稳定、电子传递、信号传递起重要作用。正常情况下细胞内保持稳定的Ca2+浓度,当凋亡发生时细胞内Ca2+浓度升高,一方面Ca2+激活一系列的钙依赖性蛋白酶(如钙蛋白酶Calpains),钙蛋白酶在细胞内能切割一系

范文二:细胞凋亡信号转导通路研究 投稿:苏鞻鞼

摘要: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。

  关键词: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介导的细胞凋亡 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途径引起细胞凋亡。在TNF-α的作用下,内质网Ca2+大量释放入胞浆激活calpain,通过内质网途径导致细胞凋亡[2]。

  1.3 DR3、DR4和DR5介导的细胞凋亡 DR3是一个含有死亡结构域的细胞因子受体,它和TRADD、TRAF2、FADD、RIP和FLICE等都能够结合,并通过它们转导信号诱导细胞凋亡。DR3还可引起与TNFR1类似的NF-κB激活和细胞凋亡。同样与TNFR1类似,DR3通过TRADD、TRAF2和RIP激活NF-κB,也可通过TRADD、FADD和caspase-8诱导细胞凋亡[3]。

  DR4或 DR5的过度表达都能直接诱导细胞凋亡。DR4和DR5含有一个死亡区域DD,可以结合TRAIL相关配体,形成DISC复合物引起细胞凋亡[4]。

  2线粒体通路

  在凋亡信号的刺激下,线粒体膜间隙的CytC、AIF、Smac/Diablo、Omi/HtrA2、Endo G等释放出来诱导细胞凋亡[5]。

  2.1 CytC 凋亡时CytC从膜间隙释放到胞浆, 在ATP/dATP存在的情况下,CytC与Apaf-1形成多聚复合体,通过Apaf-1 N端的Caspase募集结构域CARD募集胞质中的caspase-9, 并使其活化导致细胞凋亡[6]。

  2.2 AIF 凋亡诱导因子AIF从膜间隙释放出来,转移到细胞核,直接诱导染色质凝集和DNA片断化,引起细胞凋亡。另外AIF可以促进线粒体释放CytC和caspases级联反应,降低线粒体内膜△Ψm[7]。AIF 自身并不具有核酸内切酶活性,许多研究表明 AIF 可能与 Endo G 或其它核酸内切酶协同作用,诱导细胞凋亡。可见 AIF 在 CytC/caspases 凋亡途径上游发挥了促凋亡作用。

  2.3 Smac Smac的线粒体定位信号肽在凋亡时被切除,形成有活性的Smac,通过AVPI的4个疏水氨基酸残基与IAP家族成员的BIR2,BIR3结构域结合,解除IAPs对caspase-3、9等的抑制作用促进细胞凋亡[8]。Smac可被caspase8-tBid-bax的级联反应激活并迅速释放到胞质,与XIAP结合并消除对caspase-3的抑制作用,引起细胞凋亡[9]。此外,Bax、Bak和Bid能够增加线粒体膜的通透性促进Smac的释放[10]。

  2.4 Endo G和Omi/HtrA2 Endo G从膜间隙释放入胞质,转位至细胞核,切割细胞核染色质DNA,产生以核小体DNA长度为基数的DNA片段,直接导致细胞凋亡[11]。

  Omi/HtrA2是一种广泛表达的线粒体丝氨酸蛋白酶,从膜间隙释放出来通过氨基末端片段AVPI与XIAP,c-IAP1的BIR2或BIR3结构域结合,激活下游caspases级联反应引起细胞凋亡。   2.5 Bcl-2家族 Bcl-2家族包括Bcl-2、Bcl-xl和Bak、Bax、Bik、Bid等抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白。在细胞凋亡过程中,含有BH3结构域的Bid、Bad、Bim、Noxa被激活与Bax亚家族成员Bax, Bak等结合并寡聚化Bax, Bak,寡聚化Bax, Bak插入线粒体膜使其通透性改变, 跨膜电位丢失, 释放CytC和其他蛋白等。线粒体上的转录因子p53与Bak、Bax直接相互作用,解除Bak与Mcl-1的结合,使Bak中的BH3结构域外露并寡聚化,从而引起凋亡[12];此外, 这种相互作用还引起Bak、Bax多聚化[13]导致线粒体通透性改变,使各种促凋亡因子释放到细胞质中。此外,Bcl-2家族蛋白通过与线粒体通透性转变孔道中的ANT和VDAC结合,调控 MPTP开放,促进线粒体膜间蛋白的释放引起凋亡。

  3内质网(ER)通路

  研究表明,ER应激(ERS)在细胞凋亡中非常重要。ERS指由于某种原因使细胞ER生理功能发生紊乱的一种亚细胞器病理状态。如果ER功能持续紊乱,凋亡信号分子caspase-12、CHOP/GADD153、JNK、caspases以及Bcl-2 家族等[14]将被激活而引起细胞凋亡。

  3.1 CHOP凋亡通路 ER通过增强蛋白质折叠能力、停滞大多数蛋白质的翻译、加速蛋白质的降解等来调节细胞损伤,恢复细胞功能,这些反应都称为未折叠蛋白应答(UPR)。UPR发生时,①活化的JNK激活c-Jun、p38 MAPK并上调CHOP,导致Bax/Bak寡聚化及caspases的激活而引起细胞凋亡。②持续的ERS诱发ER中的PERK活化产生ATF4,IRE1又可直接上调CHOP来控制PERK信号通路,从而加速翻译进程,引起细胞凋亡。③ER中的ATF6蛋白被活化产生p50ATF6,通过上调XBP1和CHOP促使细胞凋亡。此外,IRE1又可直接上调CHOP来控制PERK凋亡通路。

  3.2 caspases通路 Caspase-12、8L特异性存在于ER 外膜,它在死亡受体或线粒体凋亡途径中不被活化。生理状态下,Caspase-12与其他的caspases都是以无活性的酶原形式存在。ERS时,①胞内Ca2+升高,引起胞质中calpain的活化,导致细胞凋亡。②ERS直接导致caspase-12与TRAF2分离,引起caspase-12活化。③caspase-7直接与caspase-12形成复合物,切割caspase-12,使之活化引起细胞凋亡。

  另外,caspase-8L选择性地募集BAP31并被激活,激活的caspase-8L 剪切BAP31 产生一个20 ku 片段,该激活的片段诱导ER 释放Ca2+,导致线粒体PTP孔开放,引起CytC的释放以及线粒体的分裂[15]。

  4展望

  细胞凋亡通路既相互独立又相互联系、相互影响,凋亡最终都引起caspases的激活,但caspases基因敲除后细胞凋亡仍然存在,说明细胞凋亡存在代偿途径。研究细胞凋亡的通路,调控机制及其相互之间的关系,对靶向治疗凋亡引起的肿瘤、自身免疫病、心肌缺血、心力衰竭、神经退行性疾病、病毒感染、动脉粥样硬化等疾病有重大的意义。

  参考文献:

  [1]Aoudjehane L, Podevin P, Scatton O, et al. Interleukin-4 induces human hepatocyte apoptosis through a Fas-independent pathway. FASEB J. 2007 May;21(7):1433-44.

  [2]Bajaj G, Sharma RK. TNF-alpha-mediated cardiomyocyte apoptosis involves caspase-12 and calpain. Biochem Biophys Res Commun. 2006 Jul 14;345(4):1558-64.

  [3]Gadsby K, Deighton C. Characteristics and treatment responses of patients satisfying the BSR guidelines for anti-TNF in ankylosing spondylitis. Rheumatology (Oxford). 2007 Mar;46(3):439-41.

  [4]王辉,赵连三.肿瘤坏死因子相关调亡诱导配体与肝病[J].实用医院临床杂志,2008(3):109-111.

  [5]Heath-Engel HM, Shore GC. Mitochondrial membrane dynamics, cristae remodelling and apoptosis. Biochim Biophys Acta. 2006 May-Jun;1763(5-6):549-60.

  [6]Miramar MD, Costantini P, Ravagnan L, et al. NADH oxidase activity of mitochondrial apoptosis-inducing factor. J Biol Chem. 2001 May 11;276(19):16391-8.

  [7]Candé C, Cecconi F, Dessen P, et al. Apoptosis-inducing factor (AIF): key to the conserved caspase-independent pathways of cell death? J Cell Sci. 2002 Dec 15;115(Pt 24):4727-34.   [8]Bartling B, Lewensohn R, Zhivotovsky B. Endogenously released Smac is insufficient to mediate cell death of human lung carcinoma in response to etoposide. Exp Cell Res. 2004 Aug 1;298(1):83-95.

  [9]Deng Y, Lin Y, Wu X. TRAIL-induced apoptosis requires Bax-dependent mitochondrial release of Smac/DIABLO. Genes Dev. 2002 Jan 1;16(1):33-45.

  [10]Tsujimoto Y. Cell death regulation by the Bcl-2 protein family in the mitochondria. J Cell Physiol. 2003 May;195(2):158-67.

  [11]Galluzzi L, Joza N, Tasdemir E, et al. No death without life: vital functions of apoptotic effectors.Cell Death Differ. 2008 Jul;15(7):1113-23.

  [12]Leu JI, Dumont P, Hafey M, et al. Mitochondrial p53 activates Bak and causes disruption of a Bak-Mcl1 complex. Nat Cell Biol. 2004 May;6(5):443-50.

  [13]Nechushtan A, Smith CL, Lamensdorf I, et al. Bax and Bak coalesce into novel mitochondria-associated clusters during apoptosis. J Cell Biol. 2001 Jun 11;153(6):1265-76.

  [14]Szegezdi E, Logue SE, Gorman AM, et al. Mediators of endoplasmic reticulum stress-induced apoptosis. EMBO Rep. 2006 Sep;7(9):880-5.

  [15]Breckenridge DG, Nguyen M, Kuppig S, et al. The procaspase-8 isoform, procaspase-8L, recruited to the BAP31 complex at the endoplasmic reticulum. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Apr 2;99(7):4331-6.编辑/申磊

范文三:p38MAPK信号转导通路及其与细胞凋亡的关系 投稿:郝轐轑

癌变畸变突变

O65月

综述

p38MAPK信号转导通路及其与细胞凋亡的关系

夏洪平(综述)/杨惠玲3(审校)

(中山大学基础医学院,广东

广州510080)

【摘要】丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activatedproteinkinases,MAPKs)是广泛表达的丝氨酸/酪氨酸激酶,在哺乳动物细胞多种信

号转导通路中起重要作用,MAPKs有3个主要家族:ERKs,JNKs和p38MAPKs。细p38信号通路是MAPK通路的一重要分支,它在炎症、

α、γ和p38δ。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。4种已知的p38异构体包括p38多年来已p38p38β、发现p38MAPK通路可以由应激包括高渗、热休克、放射线和其他应激反应活化。因此,p38MAPK反应,表明它在引起多种细胞反应中起重要作用,并且,p38。

【关键词】p38MAPK;信号转导通路;细胞凋亡中图分类号:Q257

文献标识码:A

-2006)-p,γ和p38δ。p38MAPK不同亚型的分布具有组织特异性,p38p38β、α在各种组织中广泛存在,如胎盘、小脑、骨髓、外周白细胞和p38

γ仅在骨骼肌中存在;而肝等;p38β以脑组织含量最丰富;p38

δ主要存在于唾液腺、肾上腺和脑垂体等腺体组织中,不同亚p38

型氨基酸个数不同,但同源性超过50%[4]。

1.2

p38MAPK活性调节

MAPK信号转导途径的激活途径相似,都是保守的三级酶促)-MAPK[5],激活后都能作用于转级联反应MAPKKK-MAPKK(MKK

、发育、分化和凋亡等一系列生理病理过程。到目前为止,在哺育动物细胞中已至少发现有

3条MAPK通路:细胞外信号调节蛋白激酶(Extracellular)通路,c-jun氨基末端激酶(c-junsignal-regulatedproteinkinase,ERK

)通路和p38MAPK通路N-terminalkinase,JNK

[1]

。其中,p38MAPK

是MAPK家族中的重要成员,它是丝氨酸/酪氨酸激酶,丝氨酸/酪氨酸残基可被磷酸化,细胞外多种应激原如放射线、紫外光、热

α休克、高渗液和促炎因子(如TNF-,IL-1)等都可引起细胞内蛋白激酶的连锁反应,从而影响细胞的转录、蛋白合成和细胞表面受体表达等生物效应。最近亦有研究表明p38MAPK的活化是导致多种抗癌药引起肿瘤细胞凋亡必需的,因此它在凋亡中的作用受到众多研究者的关注。

录因子,调节特定的基因表达。其中,激活p38的磷酸化级联反应是MEKKs/TAK-MKK6/MKK3-p38MAPK。p38MAPK家族中的激酶可通过磷酸化酶(MKPs)的去磷酸化作用恢复基态。目前已知的

MKPs包括有:MKP-1~5,其中MKP-1是p38及JNK的特异性磷酸

化酶[6]。H2O2、热休克和缺氧等)、p38MAPK通路可被应激刺激(Uv、

α炎性因子(TNF-、IL-1和FGF等)及LPS和革兰氏阳性细菌细胞壁成分而激活

[7-9]

。MAPK家族激酶的活化均需酪氨酸和苏氨酸的

1

1.1

p38MAPK信号转导通路

p38MAPK的发现及组成

[2]

双磷酸化,酪氨酸和苏氨酸常组成三肽序列T-X-Y,称为三肽基,位于LinkerL12磷酸化环状结构上。p38MAPK的激活也通过第viii结构域linker12磷酸化环状结构上的三肽基T-X-Y中邻近的酪氨酸和苏氨酸的磷酸化来完成。-G-Y

p38MAPK分子的磷酸化有别于其它通路。p38途径控制多种转录

[3]

p38是1993年Brewster等

发现,由360个氨基酸组成的38

kD的蛋白,与JNK同属应激激活的蛋白激酶。Han等用高渗和

内毒素刺激小鼠肝脏细胞,分离纯化出分子量为38kD的酪氨酸磷酸化蛋白激酶—p38MAPKs,并从肝细胞cDNA文库中筛选到编码p38MAPK的克隆,Northern印迹表明,p38MAPKmRNA在小鼠巨噬细胞、T细胞和B细胞中均有表达。序列分析显示,p38MAPK与酿酒酵母HOG1基因编码的MAPK分子有52.3%的同源性;功能研究发现,哺育动物p38MAPK与酵母HOG1系统的功能十分

α、相似[3]。目前已发现的p38MAPK有四个异构体,分别为p38

收稿日期:2005-05-08;修订日期:2005-08-30作者简介:夏洪平(1982-),男,安徽省人,硕士研究生,

因子的基因表达活性,如ATH-1/2、CHOP/GADD153、ELK-1、ETS-1、

MAX、MEF-2C、NF-kB、HSF-1和SAP-1等

1.3

p38MAPK的抑制剂

[5]

。其中,有些转录因子是

p38直接底物,而有些是p38间接底物。

p38MAPK的特异性抑制剂是吡咯咪唑类复合物,如

研究方向:

CARCINOGENESIS,TERATOGENESIS&MUTAGENESIS

肿瘤病理生理。E-mail:xiahp82@126.com

3Correspondenceto:YANGHui-Ling

0255

癌变畸变突变

综述

O6May.

瘤细胞的凋亡,达到抗肿瘤的作用[15]。

SB203580,SB216995,SB220025和VK199,这些抑制剂可阻断p38MAPK的激活作用,不同的抑制剂可特异抑制p38MAPK家族

中不同的成员[6]。在Smith的研究中发现吡咯异咪哒唑衍生物

SB203580是MAPKp38激酶的抑制剂,SB203580能够特异性地与

参考文献

[1]KyriakisJM,AvruchJ.Mammalianmitogen-activatedproteinkinasesignal

transductionpathwaysactivatedbystressandinflammation[J].Physiol

Rev,2001,81(2):807-869.

两种序列非常相近的蛋白质结合并抑制其活性,从而有效地抑制单核细胞产生细胞因子IL-1和TNF-a而David等近年发现了一种新型p38MAPK蛋白酶抑制剂SB239063,该药物能够有效地治疗因p38MAPK激酶异常而引起的哮喘及其他气管疾病。

[2]BrewsterJL,DeValoirT,DwyerNCetal.Anosmosensingsignal

transduction

pathway

in

yeast[J].

Science,

1993,259(5102):

2p38MAPK与细胞凋亡

[10]

1760-1763.

[3]HanJ,LeeJD,BibbsL,etal.AMAPkinasetargetedbyendotoxinand

hyperosmolarityinmammaliancells[J].Science,1994,265(5173):808-811.

[4]WangXS,DienerK,MantheyCL,etal,Molecularcloningand

characterizationofanovelp38mitogen-activatedproteinkinase[J].J

BiolChem,1997,272(38):23668-23674.

细胞凋亡是在特定时空中发生的、受机体严密调控的细胞“自杀”现象。Ketam等

认为,抑制p38通路的同时可加强ERK

的激活,导致凋亡延迟,ERK途径在中性粒细胞凋亡中明显减轻;而当LPS刺激之前给予p38的抑制剂SB203580处理,发现LPS所致的中性粒细胞凋亡明显增强了,说明抑制p38途径能调节LPS

刺激后中性粒细胞内ERK途径的激活。在肿瘤细胞中,p38MAPK活性升高,并参与调控凋亡。诱导凋亡的因素如紫外线、高渗环境、热休克、H2O2、细胞因子、细菌成分和生理应激等能启动细胞内的一系列反应,最终导致双位点特异激酶MEK/MKK磷酸化邻近的酪氨酸与苏氨酸,激活p38MAPK通路,之后移位于相应的转录因子,启动基因转录。目前,p38MAPK在凋亡中的作用众说纷纭,p38MAPK至少通过以下途径调控凋亡:增强c-myc表达;磷酸化p53;参与Fas/Fasl介导的凋亡;激活c-jun和c-fos;诱导位等。在NO通过刺激bax过程中,p38MAPK[11]TNF-a表达,进而TNFp38MAPK,产生抗肿瘤作

[5]MUJin-ye,CHENXIao-Guang.Theprogressofthestudyonthe

mitogen-activatedproteinkinasepathways[J].ChinBullLifeSci,2002,14(4):208-211.

[6]ObataT,BrownGE,YaffeMB.MAPkinasepathwaysactivatedby

stress:thep38MAPKpathway[J].CritMed,2000,28(1):67-77.[7]AJ.R,-liinducesp38MAPK-dependent

ppof]hysResCommun,2003,(-[8]aroT,MajlisB,etal.p38MAPKkinasenegativelyregulates

engothelialcellsurvival,proliferation,angdifferentiationinFGF-2-stimul-atedangiogenesis[J].JCellBiology,2002,156(1):149-160.[9]ChakravorttyD,KatoY,KoideN,etal.Extrancellularmatrixcomponents

preventlipopolysaccharide-inducedbovinearterialendothelialcellinjurybyinhibitingp38mitogen-activatedproteinkinase2000,98(2):187-189.

[10]KetamS,JohnF,BrionN,etal.Inhibitionofp38mitogen-activated

proteinkinaseincreasesLPSinducedinhibitionofapoptosisinneutrophils

by

activating

extracellular

signal

regulated

kinase

[J].Surgery,2001,130(2):242-247.[11]GhatanS,Larner

S,KinoshitaY,etal.p38MAPkinasemediatesbax

translocationinnitricoxide-inducedapoptosisinneurons[J].JCell

Biol,2000,150(2):335-347.

用。研究发现p38MAPK信号转导途径可能与长春新碱的抗肿瘤活性相关,亦有表明p38MAPK对长春新碱刺激的敏感性降低可能与胃癌耐药密切相关。Barancik等

[12]

[J].ThrombRes,

对鼠L1210和L1210/VCR

细胞研究时发现,鼠L1210/VCR细胞的MDR表型与p38MAPK的高水平和活性有关。在耐药细胞中,p38MAPK和ATF-2具有高磷酸化水平,这与p38MAPK信号通路可能涉及耐药细胞P-gp的表达相关。研究同时发现,p38MAPK信号通路抑制剂SB203580作用于L1210/VCR细胞后,提高了耐药细胞对长春新碱的摄取,并减少外排,是细胞内长春新碱累积浓度明显上升,提示SB203580可逆转MDR介导的L1210/VCR细胞的多药耐药性.

[12]BarancikM,BohacovaV,KvackajovaJ,etal.SB203580,aspecific

inhibitorof

p38-MAPKpathway,

is

a

newreversal

agent

of

P-glycoprotein-mediatedmultidrugresistance2001,14(1):29-36.

[13]BulavinDV,HigashimotoY,PopoffIJ,etal.InitiationofaG2/M

checkpointafterultraviolettadiationrequirep38kinase[J].Nature,2001,411:102-107.

[14]FreyRS,SingletaryKW.Genisteinactivatesp38mitogen-activatedprotein

kinase,inactivatesERK1/ERK2anddecreasesCdc25cexpressioninimmortalizedhumanmammaryEpithelialcells[J],JNutr,2003,133(1):226-231.

[15]BhoumikA,IvanovV,RonaiZ,etal.Activatingtranscriptionfactor

2-derivedpeptidesalterresistanceofhumantumorcelllinestoultravioletirradiationandchemicaltreatment[J].ClinCancerRes,2001,7(2):331-342.

[J].EurJPharmSci,

3展望

目前,关于p38MAPK信号转导通路的研究方兴未艾,进展迅速。对于该机制应用在疾病预防和治疗中的研究,也逐步地开展起来。有报道紫外线照射引起的细胞G2期阻滞需要通过p38通路,如果抑制p38的活性,紫外线照射不能引起鼠和人细胞G2期阻滞

[13]

。在NaCl引起的高渗透压作用下,肾内髓上皮细胞会停滞

在G2/M期,p38通路在这个过程中被激活。异黄酮类物质

genistein诱导的人类永生化乳腺细胞G2/M期阻滞也与p38通路

有关[14]。因此,p38通路在激活G2期检测点,引起G2/M期阻滞中起重要作用。近期研究表明p38MAPK在细胞凋亡中起重要作用,由于此通路对细胞凋亡的调控具有目标明确,效果明显和反应迅速的优势,有望成为调控细胞凋亡的关键通路之一。通过诱导肿

CARCINOGENESIS,TERATOGENESIS&MUTAGENESIS

0256

范文四:Wnt信号转导通路与细胞凋亡 投稿:董礼礽

50

内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2011年第43卷第1期

Wnt信号转导通路与细胞凋亡

刘 火亘综述1,王海生2,刘淑萍2审校

(1.内蒙古医学院2008级研究生,内蒙古呼和浩特 010059;

2.内蒙古医学院生化教研室,内蒙古呼和浩特 010059)

[摘要]细胞信号转导是各类信号通过细胞膜或细胞内信使分子引起基因表达或物质代谢改变的过程。

因此,细胞信号转导过程发生障碍或异常,必然会导致细胞生长、分化、代谢及生物学行为异常,从而引起各种疾病甚至肿瘤。Wnt信号转导通路是一个由多种分子参与、相互影响、相互制约和协同作用的复杂体系;是胚胎发育、调控细胞生长增殖的关键途径c-myc、cyclin、MMP-7、Survivin等下游靶基因表达异常,,肿瘤形成等。Wnt信号通路作为细胞信号转导系统之一,、迁移和分化、细胞凋亡,介导细胞的黏附等多方面。

[关键词]Wnt信号转导通路;细胞凋亡

  [中图分类号]Q255 [文献标识码]A[)0120050204

PathwayandApoptosis

Xuan1,WANGHai-sheng2,LIUShu-ping2

(1.DepartmentgraduateGrade2008,InnerMongoliaMedicalCollege,Huhhot010059China;2.DepartmentofBiochemistrgInnerMongoliaMedicalCollege,Huhhot010059China)

[Abstract]Cellsignaltransductionistheprocesswhichthevarioustypesofsignalthroughthecellmem2branceorintracellularsignalmessengermoleculecausingchangeingeneexpressionormetabolism.Thus,thecellsignaltransductionprocessoccursbarrierorabnormalwillinevitablyleadtocellgrowth,differentiation,metabolismandbiologicalbehaviordisorders,therebycancauseillnessandevercancer.Wntsignalingpathwayisavarietyofelementsmutualinfluenceandmutualrestrictionandsynergiesofthecomplexsystem;istheem2bryonicdevelopmentregulationofcellgrowthandproliferationofthecriticalpath.Asthegenemutationorthestabilitytoincreasetocausethiswayexceptionallytoactivatemaystartc-myc,cyclin,MMP-7,survivinandotherdownstreamtargetgenesabnormalexpression,leadingtocellproliferation,inhibitionofapoptosis,tumor.formationetc.Wntsignalingpathwayasoneofthecellsignalingtransductionsystemparcipateinthemechanismoftumorigenesisandplayanimportantroleinsignaltransduction,cellcycle,cellproliferation,migrationanddif2ferentiation,apoptosis,celladhesionmediatedetc.

[Keywords]Wntsignaltransductionpathway;Apoptosis

  生物体是一个和谐统一的整体。细胞时刻与周围环境(包括其他细胞)发生联系,进行交流与协调,以保持生物体本身以及生物体与外界的平衡与统一[1]。Wnt信号途径调节控制着许多生命过程,也包括细胞形态与功能的分化与维持、免疫、应激、细胞癌变与细胞凋亡与抗凋亡等。同时Wnt信号途径也与肿瘤的发生密切相关,有十几种目前已知的高发性癌源于Wnt信号转导途径的失调。近年来细胞内信号传递与凋亡的关系已成为细胞生物学研究的重点。本文就Wnt细胞信号转导通路与细胞

[通讯作者]刘淑萍,教授。Email:lsp1988@sina.com

凋亡作一综述。1 Wnt信号转导通路

Wnt信号途径的信号转导系统,包括信号启

动、分子传递、靶基因转录活化等几个主要环节。越来越多的研究证明,在人类的基因组中发现19种Wnt基因,Wnt是一类分泌型糖蛋白家族,以旁分泌和自分泌的形式发挥生理作用。根据Wnt蛋白转导信号的方式,将Wnt信号转导途径分为经典Wnt信号途径(canonicalwntsignalpathway)和另外

内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2011年第43卷第1期

51

catenin聚集,不仅可使其丧失细胞间的黏附能力,而且能使细胞膜上的β2catenin从E-cad/β2catenin复合物中被释放出来,激活Wnt/β2catenin信号通路,使靶基因转录。E-cad表达下调、异位表达、甚至缺失,导致细胞间的黏附性下降,从而促使肿瘤细胞浸润及发生淋巴结转移。细胞可能存在着E-cadherin与Wnt的交互作用,决定β2catenin的分

[11,12]

布,进而决定细胞的生物学行为。正常成体细胞中胞浆内的β2catenin大部分与细胞膜上的E-cadherin结合,少部分与轴蛋白(Axin)、腺瘤性结肠息肉病基因蛋白(adenomatouspolyposiscoli,APC)

β酪蛋白激酶(caseinkinase,CK)、糖原合酶激酶-3

(GSK-3β)形成巨大复合物,CK1对β-连环蛋白的第45,此反应

41、-37和

33,β2catenin被泛

,最终导β

致通过蛋白酶体被降解,因而胞浆内游离水平极低[13]。Wnt蛋白与受体结合,将胞质中的散乱蛋白募集到胞膜下,高浓度的散乱蛋白能够将糖原合酶激酶3β磷酸化,使其从轴蛋白上脱落,进一步使β-Catenin从降解复合物上游离出来,从而抑制β-catenin降解[14,15],使细胞核内的β-catenin大大增加,Wnt信号转导途径被激活[16]。1.2 细胞极性通路(Planarcellpolaritypathway,也

称为Wnt/JNK通路)

此通路的前半部分与Wnt经典信号通路完全相同,不同点在于散乱蛋白处,散乱蛋白由3个保守区域(DIX、PDZ、DEP)组成,DIX和PDZ为经典的Wnt通路所必需,而DEP对于JNK的激活和建立

2条细胞极性途径和Wnt/Ca2+的非经典Wnt信号途径(noncanonicalWntsignalpathway)[2~4]。通过这些途径,Wnt家族参与多种生理生化过程。Wnt

信号转导也是一个与其他信号转导途径相互作用的网络。另外,最近的研究还发现,同一个Wnt成员对于同一细胞的作用甚至可以通过两种不同的信号转导途径发挥两种截然不同的作用。1.1 经典的Wnt信号通路(Classicalpathway)

经典Wnt信号途径也称为Wnt/β2catenin信号途径。在不同物种中Wnt/β2catenin信号转导的分子机制具有极高的保守性。Wnt蛋白作为该途径的细胞外信息分子,Wnt蛋白与细胞膜上7次跨膜螺旋受体卷曲蛋白(Frizzeled,简称Frz)的胞外区结合,Frz结构类似于G蛋白偶联型受体,胞外区的N端具有富含半胱氨酸的结构域(cysteinerichdo2main,CRD),能与Wnt结合。在辅助受体低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6(LDLreceptorrelatedpro2tein5/6,LRP5/6)协同作用下,Frz散乱蛋白(Dishevelled,Dsh或Dvl)β集至细胞膜附近,能切断(2,简

称β2cat)在细胞质中积累。当β2catenin开始向细胞核转移,TCF/LEF结合,使β2catenin的下游靶基因(c-myc、cy2clin、Survivin、gastrin、VEGF、ASEF、JAG1、c-jun等)的启动子暴露出来而被激活表达,导致细胞异常增殖[5,6]。这些靶基因包括细胞周期和凋亡相关基因,生长因子和黏附分子等,均与肿瘤的发生发展密切相关。

β2catenin在这条信号通路中扮演着极其重要的角色,是整条通路的关键枢纽分子β,2catenin作为一种多功能蛋白,能与20多种蛋白结合发挥双重调节功能。不仅是经典Wnt信号途径的核心蛋白,还具有介导细胞与细胞间黏附的重要功能[7,8]。正常成熟细胞中的β2catenin只有很少量以游离状态存在于细胞内,主要与E-钙黏附素(E2cadherin,E-cad)的胞浆端相连形成β2catenin/E-cad复合体,均匀地分布在细胞膜上,使之附着于细胞骨架蛋白上,参与细胞骨架的调节,维持同型细胞的黏附,防止细胞转移。对保持细胞-细胞的稳固连接,上皮的极性及完整性的维持起重要作用[9,10],E-cad是钙依赖性跨膜糖蛋白,广泛存在于上皮细胞的关键性细胞黏附分子。同种上皮间的E-cad胞膜外区形成二聚体拉链式结构使细胞黏附在一起,相邻细胞形成稳定连接。胞浆内段与β-catenin结合形成复合体,并锚定于肌动蛋白细胞骨架上,使E-cad介导同型细胞间的黏附,E-cad也是β2catenin的一种负性调节因子,可使β2catenin稳固于细胞膜表面而不能易位于细胞核。E-cad的缺失能导致游离的β2

平面细胞极性是必需的。这条途径的激活需要

Wnt7a与Fz受体结合,下游靶基因包括Dsh、Van2

[17~19]

Gogh、prickle、Strabismu、diego和flamingo。1.3 Wnt/Ca2+的非经典信号途径(Wnt/Ca2+non2

canonicalWntsignalpathway)Wnt家族中的Wnt4、Wnt5a、Wnt11可以激活

2+

非经典的Wnt/Ca信号途径。Wnt蛋白与相应的Fz受体结合,通过特定的G蛋白(Gp)激活磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC),后者水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(phosphatidylinositol4,5-diphosphate,PIP2)生成二脂酰甘油(diacylglycerol,DAG)和三磷酸肌醇(inositoltriphosphate,IP3),DAG和IP3作为第二信使。DAG留在细胞膜上,在Ca2+和磷脂酰丝氨酸协助下激活蛋白激酶C(pro2teinkinaseC,PKC),PKC对物质代谢,基因表达,细胞分化和增殖起作用。PKC作用于细胞膜受体,膜蛋白和多种酶等靶蛋白,使它们磷酸化而改变其性质和活性,影响细胞内信息传递,启动一系列生理生化反应。PKC对基因表达的调节分为早期反应和

52

内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2011年第43卷第1期

晚期反应。PKC能加速立早基因(多数为细胞原癌基因如c-fos、c-jun等)表达,立早基因表达的蛋白质为第三信使,第三信使被磷酸后,促进晚期基因表达,导致增生或核型改变,诱导癌变。IP3是Ca2+通道激活剂,IP3既作用于细胞内质网受体,促进内质网储存的Ca2+释放到细胞质[23],又作用于细胞膜的Ca2+通道使细胞外Ca2+进入细胞质,导致细胞质Ca2+增加,Ca2+能够激活两种特定的对钙离子浓度敏感的酶,PKC和钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+-calmodulin-dependentproteinkinaseⅡ,

),即钙调蛋白(calmodulin,CaM)。Ca2+与CamKⅡ

CaM结合成Ca2+/CaM复合物激活下游效应蛋白-CaM激酶,通过级联反应,引起广泛的生物学效应[21]。

2 Wnt信号通路与细胞凋亡

细胞凋亡(Apoptosis)又称细胞程序性死(ProgrammedCellDeath,PCD),生理或病理条件下,命的过程,象。生长因子缺、基因控制的一个主动、。涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用。Wnt信号通路通过作用于下游靶基因的表达影响细胞凋亡。2.1 Survivin

Survivin基因位于人类染色体17q25,全长15kb,由4个外显子和3个内含子组成的一种癌基因。编码的蛋白质由142个氨基酸组成,分子量大约16KD,是凋亡抑制蛋白(InhibitorofApoptosisPro2teins,IAP)家族中的新成员,survivin主要通过抑制半胱天冬氨酸酶-3Caspase-3和Caspase-7而阻断细胞凋亡过程,是迄今发现的最强的凋亡抑制因子[21,22]。Survivin也通过P21蛋白间接抑制Cas2pase。在细胞增殖性刺激下Survivin过度表达,Survivin进入细胞核与细胞周期蛋白激酶(CDK4)形成Survivin-CDK4复合物,使P21从CDK4上释放出来,P21与线粒体Caspase-3结合,抑制Cas2pase活性,从而抑制细胞凋亡,促使细胞增殖[23,24]。在已检测的几种肿瘤组织中表达上调,例如鲁萍等研究Survivin和β-catenin的表达情况,胆囊癌Survivin的阳性表达率为83.167%,胆囊腺瘤和慢性胆囊炎中未见阳性表达;胆囊癌中β-catenin的异位表达率为61.22%,胆囊腺瘤为26.167%,慢性胆囊炎无表达。李先东等[25]分析正常肝组织、肝硬化组织、肝癌组织中Survivin和β-catenin的表达,正常肝组织无Survivin和β-catenin异常表达;肝

β硬化组织蛋白无Survivin表达。有20%2catenin出

现异常表达;而在肝癌组织中有Survivin阳性为

β63.8%,2catenin为65.9%。Survivin和β2catenin

表达高肝癌的复发率也高,两种蛋白在原发性肝癌组织的表达具有一致性,且呈正相关。Survivin通过影响癌细胞的凋亡和增殖,在肿瘤发生发展过程

β中起作用。2catenin与Survivin表达的关系是Sur2

vivin是wnt信号通路的靶基因,β2catenin可以导致

βSurvivin表达水平提高。2catenin及Survivin可能

共同通过cyclin家族及wnt信号传导通路在肿瘤细胞转化中起促进作用,促进细胞增殖,抑制细胞凋亡[26]。2.2 Caspase

(Cysteinylas2partate)已有11种家族成员家族广泛存,激活的Caspases可特异Asp-X序列[27]。Caspase底物分。水解包括细胞调节、细胞信号转导、DNA修复、组织平衡、细胞存活等环节中重要的蛋白。另外Caspases在细胞凋亡时可以水解BCL-2蛋白,它不仅消除了BCL-2蛋白的抗细胞凋亡作用,而且BCL-2水解片段也有促细胞凋亡的作用,这实际上是一个正反馈的过程。Caspases还可以影响DNA修复、mRNA剪接、DNA复制等重要过程中的蛋白。从而使细胞表现为凋亡特有的形态学及生化特征:细胞皱缩、断裂,染色质聚集,DNA降解,以及随后的凋亡细胞被吞噬细胞迅速地清除等。因此,可以说Caspases在细胞凋亡过程中的作用处于中心地位。线粒体细胞色素C释放到胞浆,丧失电子转移功能减少ATP产生;还可激活Caspase家族从而导致细胞凋亡[28]。2.3 C-myc

C-myc基因定位于8q24,由3个外显子和2个内含子组成。C-myc是原癌基因,既是一种可易位基因,又是一种多种物质调节的可调节基因,也是一种可使细胞无限增殖,获得永生化功能,促进细胞分裂参予细胞凋亡的基因。C-myc蛋白具有与DNA结合功能的转录因子及正性细胞周期调控因子,具有刺激细胞增殖和诱导细胞凋亡的双重作用。由于C-myc基因启动子上有Tcf-4结合位点,C-myc亦是第一个被确定的Wnt信号转导通路的靶基因[29],β2catenin/Tcf-4复和物作用后,使之活化,导致肿瘤发生。2.4 cyclin

细胞周期蛋白(cyclin)是一类调控细胞周期性变化蛋白质的一大家族,包括A、B、D、E、G、T等。Cyclin与细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(Cyclinde2pendentkinases,CDKs)结合在细胞周期一系列调控

内蒙古医学杂志InnerMongoliaMedJ2011年第43卷第1期

53

[13]FoddeR.TheAPCgeneincolorectalcancer[J].EurJCancer,

2002,38(7):867-871.[14]EbertMP,FeiG,KahmannS,etal.MalfertheinerPIncreased

beta-cateninmRNAlevelsandmutationalalterationsoftheAPCandbeta-cateningenearepresentinintestinal-typegastriccan2cer[J].Carcinogenesis,2002,23(1):87-91.

[15]EbertMP,YuJ,HoffmannJ,etal.MalfertheinerPLossofbeta

-cateninexpressioninmetastaticgastriccancer[J].JClinOn2col,2003,21(9):1708-1714.

[16]NelsonWJ,NusseR.ConvergenceofWnt,beta-cateninand

cadherininpathways[J].Science,2004,303:1483-1487.[17]ParkM.MoonRT:Theplanarcell-polaritygenestbmregulates

cellbehaviourandcellfateinvertebrateembryos[J].NatCellBi2ol,2002,4:20-25.

[18]FeiguinF,HannusM,MlodzikEatonS:Theankyrinrepeat

proteindiegomediatesfrizzled-planarpolarization[J].Dev,1[T,Shima,Y:Flamingo,aseven

,planarcellpolarityunder].Cell,1999,98:585-595.

[DC,CorcesVG.MoonRT:InteractionofWntandaFriz2

homologuetriggersG-protein-linkedphosphatidylinositolsignallin[J].Nature,1997,390:410-413.

[21]汪群,孙权.细胞周期素D1及相关基因在胆管癌中的进展[J].

点发挥调节作用。肿瘤细胞表现出的过度增殖和异质性,是细胞周期调控异常的直接反应。CyclinD1在细胞周期G1~S期进展中发挥重要作用。阻滞CyclinD1的表达可以阻断细胞从G1期进入S期,而CyclinD1的过度表达则使细胞G1期缩短,细胞增殖加速[30]。陈弘等研究肾透明细胞癌β-catenin和CyclinD1的表达阳性率显著高于正常肾组织。Cyclin基因(如cyclinD1、cyclinE、cyclinD1)是Wnt/ββ2catenin的下游调控的靶基因。2catenin在细胞质升高激活cyclin基因,促使细胞分裂和生长,导致细胞增生失控而致癌,这可能是Cyclin与β2catenin表达相关的机制。

Wnt信号途径调节控制着许多生命过程,主要参与细胞的增殖、分化、极化、凋亡与抗凋亡等。Wnt信号通路通过作用于下游靶基因的表达影响细胞凋亡,促进Survivin、C-myc、Cyclin基因表达,Survivin抑制细胞凋亡,Caspase促进细胞增殖。

[参考文献]

[1] 林京玉,丁日高,应翔宇.究进展[J].,27:308-311.

[2] HermanMA,WuWntsignalingpathwaysin

Celegansconvergeon-1/TCFandcontrolcellpolarity[J].FrontBiosci,2004,9:1530-1539.

[3] VeemanMT,AxelrodJD,MoonRT.Functionsandmechanisms

ofbeta-catenin-independentWntsignaling[J].DevCell,2003,5(3):367-377.

[4] YangY.Wntsandwing:Wntsignalinginvertebratelimbdevel2

opmentandmusculoskeletalmorphogenesis[J].BirthDefectsResPartCEmbryoToday,2003,69(4):305-317.

[5] HeX,SemenovM,TamaiK,etal.LDLreceptor-relatedproteins

5and6inWnt/beta-cateninsignaling:Arrowspointtheway[J].Development,2004,131(8):1663-1677.

[6] PandurP,KuhlM.Anarrowforwinglesstotake-off[J].Bioes2

says,2001,23(3):207-210.[7] SchneiderWJ.NimpfJLDLreceptorrelativesatthecrossroadof

endocytosisandsignaling[J].CellMolLifeSci,2003,60(5):892-903.

[8] BrembeckFH,RosarioM,BirchmeierW.Balancingcelladhesion

andWntsignaling,thekeyroleofbeta-catenin[J].CurrOpin

GenetDev,2006,16(1):51-59.

[9] GamaA,ParedesJ,GartneF,etal.SchmittF:ExpressionofE-cadherin,P-cadherinandb-cateninincaninemalignantmam2marytumoursinrelationtoclinicopathologicalparameters,prolif2erationandsurvival[J].VetJ,2008,177:45-53.

[10]NelsonWJ,NusseR.ConvergenceofWnt,beta-cateninandcad2

herininpathways[J].Science,2004,303:1483-1487.

[11]SharpeC,LawrenceN,MartinezAriasA.Wntsignalling:atheme

withnuclearvariations[J].Bioessays,2001,23(4):311-318.[12]WijnhovenBP,DinjensWN,PignatelliM.E-cadherin-catenin

cell-celladhesioncomplexandhumancancer[J].BrJSurg,2000,87(8):992-1005.

国外医学外科学分册,2005,32(5):359.

[22]YangLQ,FangDC,WangRQ.EffectofEF-kappaB,survivin,B

cl-2andCaspase3onappoptosisofgastriccancercellinducedbytumornecrosisnfactorrelatedapoptosisinducingligand[J].WorldJGastroenterol,2004,10:22-25.

[23]SuzukiA,ItoT,KawanoH,etal.Survivininitiatesprocaspase3/

P21complesformationasaresultofinteractionwithCDK4tore2sistFas2mediatedcelldeath[J].Oncogene,2000,19(10):1346.[24]ItoT,ShirakiK,SugimotoK,etal.Survivinpromotescellprolifera2

tioninhumanhepatocellularcarcinoma[J].Hepatolopy,2000,31(5):1080.

[25]李先东,曾斌,谢立群.Srvivin蛋白及β-catenin蛋白在原发性

肝癌组织中的表达及其临床意义[J].ModernoncologyJin,

2008,16:61-66.

[26]朱红霞,张果,王益华,等.非甾类抗炎药通过β-catenin-TCF4

-survivin-通路诱导结肠癌细胞凋亡[J].癌症,2004,23(7):737.

[27]DeluyrenziV.MelinoGApoptosis,thelittledevilofdeath[J].

Nature,2000,406:135-136.

[28]ChouJJ,LiH,SalvesenGS.SolutionstructureofBid,anintra2

cellularamplifierofapoptoticsignaling[J].Cell,1999,65(5):615

-624.

[29]HeTC.IndentificationofC-mycasatargetoftheAPCpathway

[J].1Science,1998,281(5382):1509.[30]HedbergY,LjunbergB,RoosG,etal.ExpressionofcyclinD1,D3,

Eandp27inhumanrenalcellcarcinomaanalysedbytissuemi2croarray[J].BrJCancer,2003,88:1417-1423.

[收稿日期]2010-11-10

[作者简介]刘火亘(1976-),男,蒙古族,山西省忻洲市人。

在读硕士研究生,教师。

范文五:细胞凋亡及周期阻滞基本信号通路 投稿:冯湃湄

CELL DEATH AND CELL-CYCLE CHECKPOINT DURING DNA DAMAGE

细胞死亡及周期阻滞基本信号通路

有哪些因素可引起DNA损伤?DNA损伤的结局如何?

(课件)

(一)DNA损伤的原因

环境因素,化学因素,生物因素例如: UV ,离子辐射,基因毒性化学试剂引起ssDNA/dsDNA损伤,DNA两条链交联或链内交联。正常细胞线粒体的一些代谢物(ROS)活泼氧类过多引起损伤。

(二) DNA损伤结局:

急性效应:干扰核酸代谢,触发细胞周期阻滞或死亡

长期效应:不可逆转突变导致肿瘤

细胞周期阻滞,衰老,肿瘤/癌症,有丝分裂危象

(一)DNA损伤的原因

1.DNA分子的自发性损伤 b.脱氧核糖变化

(1)DNA复制中的错误 。 c.DNA链断裂

(2)DNA的自发性化学变化 d.交联

a.碱基的异构互变性损伤 3.化学因素引起的DNA损伤

b.碱基的脱氨基作用 (1)烷化剂对DNA的损伤

c.脱嘌呤与脱嘧啶 a.碱基烷基化

d.碱基修饰与链断裂 b.碱基脱落

2.物理因素引起的DNA损伤 c.断链

(1)紫外线引起的DNA损伤 d.交联

(2)电离辐射引起的DNA损伤 (2)碱基类似物、修饰剂对DNA的损伤a.碱基变化

DNA损伤的后果

1.点突变(point mutation) 指DNA上单一碱基的变异。嘌呤替代嘌呤(A与G之间的相互替代)、嘧啶替代嘧啶(C与T之间的替代)称为转换(transition);嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤则称为颠换(transvertion)。

2.缺失(deletion) 指DNA链上一个或一段核苷酸的消失。

3.插入(insertion) 指一个或一段核苷酸插入到DNA链中。在为蛋白质编码的序列中如缺失及插入的核苷酸数不是3的整倍数,则发生读框移动(reading frame shift),使其后所译读的氨基酸序列全部混乱,称为移码突变(frameshift mutaion)。

4.倒位或转位(transposition) 指DNA链重组使其中一段核苷酸链方向倒置、或从一处迁移到另一处。

5.双链断裂 已如前述,对单倍体细胞一个双链断裂就是致死性事件。

(2) THE CONSEQUENCES OF DNA INJURY

The outcome of DNA damage is diverse and generally adverse(有害的). Acute effects arise from disturbed DNA metabolism(新陈代谢), triggering(启动,控制) cell-cycle arrest or cell death. Long term effects result from irreversible mutations(转变,突变,变异) contributing to oncogenesis().

● Many Lesions(损伤) Block(阻碍) Transcription(转录)— an outcome directly related to gene length. This has elicited(引出) the development of a dedicated repair system, transcription-coupled repair (TCR), which displaces or removes the stalled RNA polymerase and assures high priority repair. TRANSCRIPTIONAL STRESS, arising from persistent blockage of RNA synthesis, constitutes an efficient trigger for p53-dependent apoptosis, which may be a significant anti-cancer mechanism.

● Lesions Also Interfere With DNA Replication(复制)— Recently, a growing class of DNA polymerases(聚合酶), numbered ζ to κ, was discovered which seems devoted specifically to overcoming damage-induced REPLICATIONAL STRESS. These special polymerases take over temporarily from the blocked replicative DNA polymerase-δ/ε, and possibly from pol α . …But this solution generally comes at the expense of a higher error rate. In fact, this process is responsible for most of damage-induced point mutations and is thus particularly relevant for oncogenesis. Nevertheless, translesion polymerases still protect the genome.

●Double-strand DNA breaks (DSBs) induced by X-rays, chemicals or during replication of single-strand breaks (SSBs) and presumably during repair of interstrand crosslinks are particularly relevant for the recombination machinery.

Eg:Cells with specialized DNA recombination activities, such as B- and T-cells, may be very sensitive to DSBs when they are rearranging their immunoglobin or T-cell-receptor genes. This explains the frequent involvement of these genetic loci in oncogenic translocations in leukaemia(白血病) and lymphomas(淋巴瘤) and the preferential induction of these cancers by ionizing irradiation.

Eg:DSBs also pose problems during mitosis(有丝分裂), as intact(未受损的) chromosomes are a prerequisite(先决条件) for proper chromosome segregation(分离) during cell division. Thus, these lesions(损伤) frequently induce various sorts of chromosomal aberrations(染色体病), including aneuploidy(), deletions(缺失) (loss of heterozygosity, LOH) and chromosomal translocations(迁移,置换) — events which are all intimately associated with carcinogenesis(癌变).

●The cell-cycle machinery somehow senses genome injury and arrests(阻滞) at specific checkpoints in G1, S, G2 and M to allow repair of lesions before they are converted into permanent mutations. Lesion detection may occur by blocked transcription, replication or specialized sensors. When damage is too significant, a cell may opt for the ultimate mode of rescue by initiating(开始) apoptosis(凋亡) at the expense of a whole cell

什么分子可作为DNA双链断裂/损伤的标志?用什么方法测定?

(1)Senescence(衰老), can be triggered when telomeres(端粒)—the ends of linear chromosomes—cannot fulfil(执行) their normal protective functions. Here we show that senescent human fibroblasts(纤维原细胞) display molecular markers characteristic of cells bearing DNA double-strand breaks.

These markers include nuclear foci of phosphorylated histone H2AX and their co-localization with DNA repair and DNA damage checkpoint factors such as 53BP1, MDC1 and NBS1. We also show

that senescent cells contain activated forms of the DNA damage checkpoint kinases(激酶,致活酶) CHK1 and CHK2.

(2)fluorescence(荧光)

DNA发生双链断裂后最早反应之一是位于断裂点附近的组蛋白H2AX的C末端第139位丝氨酸残基被快速磷酸化形成γ-H2AX。磷酸化的γ-H2AX快速转导DNA损伤信号,导致下游分子磷酸化的激活,引发一系列的生物级联反应和和细胞学反应。γ-H2AX是迄今所研究的最重要的DNA损伤感应分子。免疫印记法检测。

基于双链断裂/损伤,常在有丝分裂过程出现问题,引起各种类型染色体畸变,包括非整倍体,缺失和染色体异位的发生,也用流式细胞仪做细胞倍体检查。

采用PFGE法(脉冲场凝胶电泳法)测定链断裂量,以孔外进入凝胶的DNA占孔外和孔内总DNA比例FAR(DSB FAR(%))。

用FITC-结合抗生素蛋白 检测DNA损伤。

写出G1、G2/M checkpoint 基本信号通路主要分子成分。

● G1-phase Checkpoint Pathway

ATM-CHK2-CDC25A-CDK2 axis forms a rapid response system;

ATR-CHK1-CDC25A-CDK2;

CDC25A-CDK4;

ATM-CHK2/ATR-CHK1-P53-p21 pathway

● S-phase Checkpoint Pathway

ATM-CHK2-CDC25A-CDC45 axis forms a rapid response system

● G2/M-phase Checkpoint Pathway

A key effector of G2 checkpoint is CDC2 (CDK1) :

ATM-CHK2- CDC25C-CDC2 axis

ATR-CHK1- CDC25C-CDC2 axis

ATR-CHK1- CDC25A-CDC2 axis

Weel-CDC2 inhibition

PLK1 (-) and PLK3 (+) (polo-like kinase family) play a crucial roles in initiation and exit from mitosis P21-PCNA-CDC2-Cyclin B complex excludes CDC25C(-)

PCD(程序性细胞死亡)都有哪些形式? PCD主要形态学特征如何?

I(凋亡Apoptosis);

Morphology: Chromatin condensation, fragmentation, apoptotic bodies

II型(自噬Autophagic)

Triggers: Serum/amino-acid starvation, protein aggregates

(3)Type III PCD——Atypica(非典型性)l forms of cell death: Paraptosis (Aponecrosis)

Morphology: ER swelling, mitochondrial swelling(胞浆空泡化,线粒体,内质网肿胀,无核固缩)

(4)Type IV PCD—— Calcium-mediated cell death(钙离子介导的细胞死亡)

Morphology: Membrane whorls

(5)Type V PCD ——AIF/PARP-dependent cell death(AIF/PARP依赖性细胞死亡) Morphology: Mild chromatin condensation

(6)Type VI PCD——Oncosis (胀亡)

Morphology: Cellular swelling

形态学变化:

首先出现的是细胞体积缩小,连接消失,与周围的细胞脱离,然后是细胞质密度增加,线粒体膜电位消失,通透性改变,释放细胞色素C到胞浆,核质浓缩,核膜核仁破碎,DNA降解成为约180bp-200bp片段;胞膜有小泡状形成,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面,胞膜结构仍然完整,最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体,无内容物外溢,因此不引起周围的炎症反应,凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。

其基本信号通路所涉及的主要激活分子是什么?如何检测或鉴定?各有何意义?

凋亡是多基因严格控制的过程。这些基因在种属之间非常保守,如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等,

1)细胞凋亡的通路

Fas(CD95)是一种跨膜蛋白,属于受体超家族成员,它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡

2)细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途经

细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤, 线粒体还释放凋亡诱导因子,如AIF,参与激活caspase(半胱天冬蛋白酶)

Fas

是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体超家族成员, Fas又称CD95,是由325个氨基酸组成的受体分子,Fas一旦和配体FasL结合,可通过Fas分子启动致死性信号转导,最终引起细胞一系列特征性变化,使细胞死亡。Fas作为一种普遍表达的受体分子,可出现于多种细胞表面

Caspase

是半胱氨酸家族蛋白酶,根据功能可把Caspase基本分为二类:一类参与细胞的加工,如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ,形成有活性的IL-1β和IL-1δ;第二类参与细胞凋亡,包括caspase2,3,6,7,8,9.10。细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程. 参与诱导凋亡的Caspase分成两大类:启动酶(inititaor)和效应酶(effector)它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。

细胞色素C

在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1(Apaf-1)结合,使其形成多聚体,并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体

AIF 凋亡诱导因子,参与激活caspase

凋亡抑制因子:

P35,CrmA,IAPs,FLIPs以及Bcl-2家族

P35和CrmA

是广谱凋亡抑制剂,体外研究结果表明P35以竞争性结合方式与靶分子形成稳定的具有空间位阻效应的复合体并且抑制Caspases活性

FLIPs(FLICE-imhibirory proterins)

能抑制Fas/TNFR1介导的细胞凋亡

凋亡抑制蛋白(IAPs,inhibitors of Apoptosis protien)

为一组具有抑制凋亡作用的蛋白质

Bcl-2

生理功能是阻遏细胞凋亡,延长细胞寿命

1. 早期检测:

1) PS(磷脂酰丝氨酸)在细胞外膜上的检测: PS从细胞膜内侧转移到外侧在细胞受到凋亡诱导后不久发生,可能作为免疫系统的识别标志,通过简单的显色或发光系统进行检测

2)细胞内氧化还原状态改变的检测:通过荧光染料monochlorobimane(MCB)体外检测凋亡细胞细胞质中谷光苷肽的减少来检测凋亡早期细胞内氧化还原状态的变化

3)细胞色素C的定位检测:从凋亡和非凋亡细胞中快速有效分离出富集的线粒体部分,再进一步通过Western杂交用细胞色素C抗体和COX4抗体标示细胞色素C和COX4的存在位置,从而判断凋亡的发生。

4) 线粒体膜电位变化的检测:MitoSensorTM,一个阳离子性的染色剂,对此改变非常敏感,呈现出不同的荧光染色。正常细胞中,它在线粒体中形成聚集体,发出强烈的红色荧光。凋亡细胞中,因线粒体穿膜电位的改变,它以单体形式存在于细胞液中,发出绿色荧光。用荧光显微镜或流式细胞仪可清楚地分辨这两种不同的荧光信号

2. 晚期检测

1) TUNEL(Terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick-end-labeling)

通过DNA末端转移酶将带标记的 dNTP (多为dUTP)间接(通过地高辛)或直接接到DNA片段的3’-OH端,再通过酶联显色或荧光检测定量分析结果

2) LM-

3) Telemerase Detection (检测)

3.mRNA水平的检测: 技术

4.细胞凋亡的形态学检测

1.光学显微镜和倒置显微镜: 未染色细胞; 染色细胞:

2.荧光显微镜和共聚焦激光扫描显微镜

3.透射电子显微镜观察

意义:细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。

范文六:MAPK信号通路与细胞凋亡的关系 投稿:夏汶汷

DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.092

MAPK信号通路与细胞凋亡的关系

王利东 韩冲 吴冬金 中国医科大学

一  MAPK信号转导途径

MAPK途径的基本组分 MAPK级联反应包含三个顺序激活的成分:MAPK激酶的激酶(MAPKKK或MEKK),MAPK激酶(MAPKK,MKK 或MEK) 和MAPK[1]

。目前在人类主要有三组MAPK通路:ERK1/2(细胞外信号调节激酶)MAPK家族,P38MAPK家族,JNK/SAPK(c-Jun氨基端激酶/应激活化蛋白激酶)MAPK家族[2]。

1.1 ERK1/2家族 ERK1/2信号通路包括五个亚组,ERK1/2,ERK3/4和ERK5[3]。 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[4]。

1.2 JNK/SAPK MAPK家族 外界刺激可通过Ras依赖或非Ras依赖的两条途径激活JNK[6]。已有研究证实,双特异性激酶JNK Kinase(JNKK)是JNK/SAPK的上游激活物,其中MKK7/JNKK2可特异性地激活JNK[5],MKK4则可同时激活JNK1和p38。

1.3 P38MAPK家族 p38是由360个氨基酸组成的38kD的蛋白,与JNK 同属应激激活的蛋白激酶。研究表明,在许多细胞反应中发现P38 活化,并且与细胞种类及外界刺激有关。p38MAPK 通路可被应激刺激(Uv、H2O2、热休克和缺氧等)、炎性因子(TNF-α、IL-1 和FGF等) 及LPS 和革兰氏阳性细菌细胞壁成分而激活[7,8]。SKF86002 是第一个报道的P38MAPK抑制剂,以后又出现了SB203580 和其他的2 ,4 ,5 -三芳基咪唑, 它们能够特异性地抑制P38 MAPKα和P38 MAPKβ,而不影响JNK和ERK的活性[9]。

二  并行的MAPKs 信号通路在细胞信号转导中的协调作用

研究表明,哺乳类细胞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。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 [10]。此外,在哺乳类细胞中并行的MAPKs信号通路对细胞信号转导具有协调作用。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,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[11]。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的形成、增加SRE的转录活性,提示SRE是这两条通路的汇合点,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[12]。

三 MAPK 通路与细胞凋亡

3.1 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[13]。

3.2 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[15]。以上研究表明,JNK的激活可诱导细胞发生凋亡。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

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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[16]。由此可见,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。

3.3 p38MAPK通路不仅在炎症、应激反应中具有重要作用,还参与细胞凋亡过程。在肿瘤细胞中,p38MAPK活性升高,并参与调控凋亡。凋亡诱导因素可导致双位点特异激酶MEK / MKK 磷酸化邻近的酪氨酸与苏氨酸,激活p38MAPK通路,之后移位于相应的转录因子,启动基因转录[17]。目前研究表明p38MAPK可通过增强c-myc表达、磷酸化p53、参与Fas/FasL介导的凋亡、激活C-Jun和c-fos、诱导bax转位等至少五种途径调控凋亡。

与正常非肿瘤组织相比较,p38MAPK在许多人类肿瘤中呈普遍持续的激活表达. Iyoda et al [18]研究肝癌患者标本时发现,p38MAPK和MKK6的活性, 大病灶组(>20 mm)相对于小病灶组来说显示出低水平活性, 瘤体组织(T)组明显低于非瘤体组织(NT)组。说明降低p38MAPK和MKK6的活性,可以抑制凋亡, 导致肝癌细胞的无限生长。国内研究发现,血管内皮细胞生长因子(VEGF)可通过p38MAPK信号传导通路诱导的肝癌细胞转移, VEGF可使肝癌细胞穿过基底膜胶原纤维向下室浸润能力增加10倍以上, 而预先使用p38MAPK信号传导通路特异性阻断剂SB203580, 可抑制95%向下室浸润能力,也可减少87% VEGF诱导肝癌细胞浸润膜能力[19]。

总体上说,ERK由生长因子所活化,对细胞的增殖和存活起着非常重要的作用。另一方面,P38 和JNK通路可导致细胞凋亡。然而,最近有结果表明,这些通路对不同细胞的作用更为复杂[14]。例如,ERK可调节肌肉细胞和肿瘤细胞的分化;相反,短暂的P38 和JNK的活化可提供一个生存信号,然而持续的活化则可导致细胞凋亡。在一些凋亡模型中,激活JNK和P38的同时抑制ERK对调节细胞凋亡起着非常重要的作用。由此可见这些信号通路的平衡决定了细胞的生存或死亡。

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范文七:MAPK信号通路与细胞凋亡的关系 投稿:魏恄恅

MAPK信号通路与细胞凋亡的关系

【摘要】 丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases,MAPK)信号途径存在于所有生物体内的大多数细胞内, 是真核生物细胞重要的信号转导通路,可将细胞表面信号刺激转导至细胞及其核内,与细胞增殖、存活、分化、凋亡等生理过程密切相关。它由3个主要家族:ERKs,JNKs和p38MAPKs构成,本文主要探讨其与细胞凋亡之间的重要相互联系。

【关键词】MAPK通路;信号转导;细胞凋亡

促有丝分裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein ki nases ,MAPKs) 家族,是将细胞表面信号转导至细胞核的重要传递者。该家族通过影响动物细胞内基因的转录和调控,从而影响细胞的生物学反应(如增殖、分化、转化以及凋亡等)[1] 。近几年,随着对细胞凋亡相关基因改变及其凋亡信号传导路径的进一步研究, 发现MAPK途径在诱导细胞凋亡的过程中发挥了极为重要的作用。

1 MAPK信号转导途径

1.1 MAPK途径的基本组分 介导MAPK级联反应激活的是通过两条经典的细胞表面受体:酪氨酸激酶受体和G蛋白偶联受体(GPCR)。激活后它可参与细胞的多种生物活性,如调节基因转录,诱导细胞凋亡活维持细胞存活及调剂细胞周期等[2]。目前在人类主要有三组MAPK通路:、ERK1/2(细胞外信号调节激酶)MAPK家族,P38MAPK家族,JNK/SAPK(c-Jun氨基端激酶/应激活化蛋白激酶)MAPK家族[3]。

1.1.1 ERK1/2家族 ERK1/2信号通路是最早发现的Ras-Raf-MAPK经典的MAPK信号转导途径[4],它包括五个亚组,ERK1/2,ERK3/4和ERK5其中ERK1和ERK2是两个高度同源的亚类,是MAPK家族中第一个被克隆的成员[5]。ERK1 /2 与细胞增殖最为密切, 其上游激酶为MAPK 激酶(MEK1 /2) , 以往研究认为MEK1 与细胞分化有关, 而MEK2 与细胞增殖有关[6]。主要的作用机制为细胞外生长因子与膜受体结合引起受体二聚化, 氨基酸残基磷酸化, 从而激活细胞膜内侧的Ras- Raf 通路[7]。

1.1.2 JNK/SAPK(c-Jun氨基端激酶/应激活化蛋白激酶)MAPK家族 研究发现,用紫外线照射细胞后,一种蛋白激酶能够磷酸化f-jun,其磷酸化位点位于c-jun氨基末端活性区Set63和Ser73,该蛋白激酶被称为c-jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)[10]。JNK原来被称为应激激活的蛋白激酶(SAPK)。与其他MAPK一样,当酪氨酸和苏氨酸残基发生磷酸化后,JNK/SAPK也可被激活。JNK可以受各种各样的细胞外刺激而激活,这些刺激包括生长因子、细胞因子和细胞应激。细胞应激又包括热休克、脂多糖、肿瘤坏死因子、白细胞介素-1、高渗透压、紫外线照射和缺血/再灌注损伤等。研究表明,活化JNKs 与细胞凋亡有关,阻止JNKs 活化可以使细胞存活[11]。

1.1.3 P38MAPK家族 p38由360 个氨基酸组成的38kD 的蛋白, 与JNK 同属应激激活的蛋白激酶.,在许多细胞反应如细胞分化、炎症和凋亡等中可发现P38 活化,并且与细胞种类及外界刺激有关。目前已发现的p38MAPK 有四个异构体, 分别为p38α、p38β、p38γ和p38δ。p38MAPK 不同亚型的分布具有组织特异性[11],p38通路通过多种基因表达活性作用于不同的底物产生各种不同的生物学效应[12]。

2 MAPK 通路与细胞凋亡

2.1 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。Raf家族属于MAPKKK,是高度保守的丝氨酸-苏氨酸激酶,通过与Ras蛋白的相互作用而被缉获[16]。Raf家族成员包括A-Raf、B-Raf和Raf-1(即c-Raf或c-Raf-1)。每一异构体包括3个保守区域,称为CRl、CR2和CR3。前面的两个保守区域位于氨基末端,并含有调节Raf催化区域的部分,其激酶区域位于CR3。Raf被激活后使MEKl/2磷酸化,最终使ERKl/2发生磷酸化而被激活。激活的ERKl/2转位至核内,通过使P90RSK、MSK以及转录因子ELK-1、Stat3磷酸化而激活转录,引起细胞生长、增殖与分化[17]。此外,ERK通路也参予细胞分化。ERK活化后通过促进CyclinD1的表达及其与细胞周期依赖性激酶4(CDK4) 结合而促进细胞周期进展[6],导致细胞增殖或分化。ERK的持续激活可以阻止细胞凋亡的发生。

2.2 JNK的激活与多种细胞的细胞凋亡调控有关。目前认为,P38和JNK属于“应激诱导”的MAPK[14]。JNK能通过使c-jun激活区域的丝氨酸-63和丝氨酸-73位点双磷酸化而提高其转录活性,在包括细胞增殖、分化和肿瘤转化等过程中起重要作用。激活的JNK能通过激活内源性通路,使Bcl-2和Bcl-XI。参与促凋亡分子的释放(例如从线粒体释放细胞色素C),从而导致caspase的激活和细胞凋亡。JNKMAPK的底物不仅限于转录因子和核蛋白,U937细胞经紫外线照射后,受激活的JNKMAPK移位至线粒体,可磷酸化抗凋亡蛋白Bcl-XI,提示JNKMAPK在基因毒性应激诱发的细胞凋亡过程中也起着一定的作用[15]。

2.3 p38MAPK通路参与细胞的存活、分化和发育等过程还在炎症、应激反应中具有重要作用。近期研究表明p38MAPK在细胞凋亡中起重要作用。抑制p38 通路的同时可加强ERK的激活, 导致凋亡延迟。在肿瘤细胞中,p38MAPK活性升高,并参与调控凋亡[16]。紫外线、高渗环境、热休克、H2O2等多种诱导细胞凋亡因素均可能启动细胞内的一系列反应,最终导致双位点特异激酶MEK / MKK 磷酸化邻近的酪氨酸与苏氨酸,激活p38MAPK 通路,之后移位于相应的转录因子,启动基因转录[17]。p38 MAPK至少通过以下途径调控凋亡:增强c-myc表达;磷酸化p53;参与Fas/FasL介导的凋亡;激活C-Jun和c-fos;诱导bax转位。p38MAPK 亦可增强TNF-a 表达,进而TNF-a 活化p38MAPK , 诱导凋亡[16]。

与正常非肿瘤组织相比较, p38MAPK在许多人类肿瘤, 如结肠癌[18],食管癌[19], 乳腺癌[20]等呈持续的激活表达,国外研究发现,p38MAPK的活性, 大病灶组(>20 mm)相对于小病灶组来说显示出低水平活性,说明降低p38MAPK的活性, 从某种意义上来说可以抑制凋亡, 导致肝癌细胞的无限生长[21]。

目前,关于MAPK信号转导通路的研究方兴未艾,进展迅速。MAPKs信号通路各家族成员各有特点,能够介导许多不同的生物学效应,但它们所具有的生物学作用又不是一成不变的,在不同的刺激因素或细胞种类差异等因素的作用下,通过MAPKs各亚类间的相互协调和作用,又可以产生不同甚至相反的生物学效应。因此,我们亦应深入研究与了解并行的MAPKs信号通路之间的相互作用与整合机制,使得我们能够更好的认识在不同状态下细胞性状及其功能改变的调控机制,从而获得更重要的研究结果。

参 考 文 献

[1] 邱建武,郭薇,申丽娟.p38MAPK在肝细胞癌中的研究进展.世界华人消化杂志, 2009,16(5): 503-509.

[2]王佳贺,周一军. MAPKs 在细菌所致细胞凋亡中的作用.中国热带医学,2005,5(7): 1545.

[3] 吴东,欧俊,惠宁.丝裂原激活的蛋白激酶信号转导通路与卵巢上皮癌.肿瘤,2007,8(27):676.

[4] 郑铭,韩启德.β肾上腺素受体的丝裂原蛋白激酶信号途径.生理科学进展,2003,33:111.

[5] Mancuso G, Midiri A ,Beninati C ,et al.Mitogen - activated protein kinases and NF-kappa B are invoived in TNF - alpha responses to group Bstreptococci .J Immunol ,2002 ,169 (3) :1401-1409.

[6] 王殊,王杉,祝学光,等.细胞外信号调节激酶及其上游激酶在人乳腺癌发生发展中的意义.中华外科杂志,2002,40(3):171-174.

[7] Huh JE ,Kang KS ,Chae C ,et al . Roles of p38 and JNKmitogen - activated protein kinase pathways during cantharidin - induced apoptosis in U937cells. Biochem Pharmacol ,2004 ,67 (10) :1811-1818.

[9] 蔡琪,李晓玫.丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路研究进展.肾脏病与透析肾移植杂志,2004,2(14):45.

[8] Gupta S,Barrett T,Whitmarsh AJ,et al.Selective interaction of JNK protein kinase isoforms with transcription factors.EMBO J,1996,15(11):2760.

[9] Tournier C,Whitmarsh AJ,Cavanagh J,et al.Mitogen-activated protein kinase 7 is an activator of the c-Jun NH2-terminal kinase.Proc Natl Acad Sci USA,1997,94(14):7337.

[10] Brewster JL, De Valoir T, Dwyer NC, et al. An osmosensing signal transduction pathway in yeast. Science, 1993, 259( 5102) :1760 - 1763.

[11] Cano E,Mahadevan LC.Parallel signal processing among mammalian MAPKs.TIBS,2007,20:117.

[12] 夏洪平,杨惠玲.p38MAPK 信号转导通路及其与细胞凋亡的关系.癌变 病变 畸变,2005,5(6):0255-0256.

[13] Chen YR,Meyer CF,Tan TH.Persistent activation of c-Jun N-terminal kinase1(JNK1)in γ radiation-induced apoptosis.J Biol Chem,1996,271:631.

[14] Li W,Whaley CD,Mondino A.Blocked signal transduction to the ERK and JNK protein kinase in anergrc CD+4 T cells.Science,1996,271(5253):1272.

[15] Taro M, Ingela T ,Majlis B,et al.p38MAPK kinase negatively regulatesengothelial cell survival , proliferation , ang differentiation in FGF-2-stimulatedangiogenesis.J Cell Biology,2002,156(1) 149-160.

[16] Ketam S , John F, Brion N,et al. Inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase increases LPS induced inhibition of apoptosis in neutrophils by activating extracellular signal regulated kinase. Surgery,2001,130(2):242-247.

[17] 章必成, 张巍.TNF ,p38M APK与细胞凋亡国外医学. 生理 病理科学与临床分册,2001,21(6):464-465.

[18] 孙泽群, 徐少勇, 邓长生, 等.P38蛋白在大肠癌中的表达及其临床意义.中国肿瘤临床,2005,32:635-637.

[19] 张剑,王树俊,裘宋良,等.ERK1和P38在食管鳞癌组织中的表达.肿瘤基础与临床,2006,19:177-179,182.

[20] 尹为华,马雅,余光银,等.乳腺癌p38表达及临床病理意义.中国煤炭工业医学杂志,2005,8:698-699.

[21] 毛华,黄纯炽,赵敏芳,等.p38MAPK信号传导通路调控VEGF诱导肝癌细胞黏附作用.世界华人消化杂志,2006;14:778-783.

范文八:c_jun氨基末端激酶信号通路与细胞凋亡 投稿:叶萰萱

・894・中国老年学杂志2009年4月第29卷

c2jun氨基末端激酶信号通路与细胞凋亡

叶冬青 高维娟 (承德医学院病理生理学教研室,河北 承德 067000)

  〔关键词〕 JNK;MAPK;细胞凋亡;信号转导

〔中图分类号〕 R39212  〔文献标识码〕 A  〔文章编号〕 100529202(2009)0720894203

  细胞凋亡是当前生物医学热门话题之一,近年来已取得很大进展:细胞凋亡是最常见的细胞生理性死亡形式,可发生于胚胎发育,组织重建,免疫调节及肿瘤退化的各个时期

〔1〕

JNK1、JNK2、JNK3组成,分别由、JNK2、JNK3基因编码,其

中JNK1和,而JNK3选择性(ATF2)c,使转录因子的活性区域发生磷ATF2、c2jun属于亮氨酸拉链家族成员,它们可以同二聚体或异二聚体复合物的形式和许多基因启动子上的激活蛋白(activatorprotein1,AP21)和AP21样位点结合,提高

AP1的转录活性,促进基因的表达和蛋白质的合成。2 JNK信号通路与细胞凋亡

211 细胞凋亡中JNK信号通路作用的发现 Greenberg研究

。它

是一种与生俱来的机制,,浓缩、染色体DNA、小、最终形成凋亡小体(body)。细胞凋亡的诱导及调控过程十分复杂,涉及一系列相关分子及信号转导通路,目前尚处于揭示阶段。现已证明丝裂原激活的蛋白激酶家族可转导并调控细胞凋亡信号,而c2jun氨基末端激酶信号通路在其中起着十分重要的作用。然而对于细胞凋亡机制的研究还远远不够,特别是细胞凋亡信号转导的研究知之甚少。本文就近年来c2jun氨基末端激酶信号通路与细胞凋亡研究的主要进展,包括c2jun氨基末端激酶在细胞凋亡中的作用进行了综述。

1 JNK信号转导通路

小组对MAPK信号转导途径在细胞凋亡中的作用进行了开创性研究,提出丝裂原活化的蛋白激酶的激酶MEKK1(MAPK/

ERKkinase,MEKK1)主要通过JNK通路而诱发细胞凋亡。MEKK1为一种持续活化的突变体MEKK,用其转染神经生长

因子(NGF)诱导分化的嗜铬细胞瘤PC12细胞株,发现该突变体可以抑制MEKK1及NGF撤除诱发的细胞凋亡,而JNK激酶

(JNKK/MKK4)的显性阻制突变体也可起到同样作用。研究结

  丝裂原激活的蛋白激酶(mitogenactivatedproteinkinase,

MAPK)是细胞外界信号从细胞表面转导到细胞核内部的重要

果提示MEKK12JNKK2JNK通路在细胞凋亡信号转导中起重要作用〔5〕。

212 JNK信号通路的激活及其促凋亡的可能机制

21211 JNK信号通路的激活 JNK信号通路可被应激刺激(如紫外线、α、热休克、高渗、缺血再灌注等)、细胞因子(TNF2IL21)、生长因子(EGF)及某些G蛋白偶联受体激活。外界刺

传递者。在真核细胞中已确定出4条MAPK信号转导通路:①细胞外调节蛋白激酶(extracellularregulatedproteinkinases,

ERK)通路;②c2jun氨基末端激酶(c2junNterminalkinase,

〔2〕

JNK)通路;③p38通路;④ERK5通路。从细胞外刺激作用于

细胞至细胞出现相应的生物学效应,其间通过了MAPK信号转导通路多级蛋白激酶的级联反应。这其中包括3个关键的激酶:MAPKKK、MAPKK、MAPK,MAPKKK及MAPKK分别对

MAPKK和MAPK的丝氨酸/苏氨酸双位点磷酸化而将其激活,

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

而且MAPKKK激活MAPKK是MAPKK活化MAPK的条件

〔3〕

信号〔6〕。Rho蛋白Rac可能是与P21激活的丝/苏氨酸激酶

(P21activatingkinase,PAK)结合,使其自身磷酸化而被激活,

  JNK信号通路是MAPK中重要的通路之一,它位于胞质,包含双磷酸化功能区(由三种氨基酸Thr、pro和Tyr组成)与

c2junN端的活化区结合并使其第63、73位丝氨酸残基磷酸化,JNK的活化是通过其氨基末端残基磷酸化实现的,一旦被激

而活化的PAK进一步使JNK激活。已有研究证实:双特异性激酶JNKJNKKinase(JNKK)是JNK的上游激活物,包括

JNKK1(MKK4)、JNKK2(MKK7),其中JNKK2可特异性地激活JNK

〔7〕

活,胞浆中的JNK移位到细胞核中。在脊椎动物,JNK由

基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划(No1NCET20620258);河北

省科技领军人才创新基金(No106547009D211);河北省自然科学基金资助项目(No1C2006000865);河北省教育厅科学研究计划课题(No12005224)

通讯作者:高维娟(19662),女,博士,教授,硕士生导师,主要从事脑血

管病发病机制研究。

第一作者:叶冬青(19812),男,在读硕士,主要研究脑血管病发病机制。

,而JNKK1则可同时激活JNK1和P38。

  激活的JNK可进一步使核内c2jun等转录因子活性增强。而JNK促进细胞凋亡的机制有二:一是上调促凋亡蛋白的表达,JNK通过使转录因子复合物AP21活性增强进一步促进

p53、Bax、Fasl、TNF等促凋亡蛋白的表达;二是作用于线粒体,

如Bax、Bak等促使细胞色素C释放入胞浆,细胞色素C和

caspase29(半胱天冬蛋白酶)结合,最终作用于caspase23,激活

的caspase23与凋亡底物结合引起细胞凋亡。

21212 在细胞凋亡中JNK调控转录因子的机制 前面叙述了

叶冬青等 c2jun氨基末端激酶信号通路与细胞凋亡 第7期・895・

JNK可使转录因子AP21蛋白活性增强,从而促进了促凋亡蛋

一过性激活却促进T细胞增殖〔20〕。

214 与细胞凋亡有关的JNK通路新成员 最近发现了一批JNK信号通路的新成员,它们对细胞凋亡的调控有重要作用,

白的表达。JNK调控转录因子的机制是什么?而且在JNK促凋亡的信号通路中存在着多种相关分子,又是通过什么机制以确保各成员的作用特异性,同时也防止了成员之间的交叉反应?目前关于JNK调控转录因子的机制有一种解释:JNK磷酸化可提高转录因子的稳定性,JNK可调控ATF2内在的组蛋白乙酰基转移酶活性和泛素蛋白介导的AP21蛋白降解,camp结合蛋白(campbindingprotein,CBP)有助于AP21中的c2jun磷酸化作用〔8〕。对JNK作出反应时,AP21之间可在目的基因的启

〔9〕动区相互作用,近来又发现JNK也可磷酸化转录因子Elk21。

特别是负调控作用,双特异性MAP激酶磷酸化酶(MAPkinase

phosphatase,MKP7)可选择性地与JNK和某些P38MAP激酶相

互作用而抑制其活性〔21〕;热休克蛋白HSP72是JNK的天然抑制蛋白,HSP72通过直接抑制JNK来调控环境应激诱导的JNK作用和凋亡〔22〕;EVIi2I癌基因产物也被发现可抑制JNK,从而抑制环境应激所致的细胞凋亡〔23〕;一氧化氮(NO)可通过共价修饰,亚硝基化JNK来抑制引发的细胞凋亡〔24〕;在神经元Bim,Bim是BH3唯一的

bcl22〔25p53也是JNK作用底物之一,JNK磷酸化p53并抑制泛素蛋白

介导的降解,从而稳定p53蛋白,JNK通过调节p53的半衰期来控制p53的表达水平〔10〕。位于JNK/MAPK(dockingsite)对于JNKBimEL的表达,

C〔25〕;Pin1是脯氨酰基异构,JNK的c2Jun转录活性,Pin1过量表达会促进肿瘤发生〔26〕。

3 结 语

转录有重要作用。MAPK(docking,CD)功能区和ED,EDCD功能区一

起可以确保JNK通路中各成员停泊的特异性,CD功能区是必须的,而ED功能区则要视情况而定。如p38的ED功能区的

Glu60和ASP161可被Thr替代,但削弱了结合作用

〔11〕

  MAPK信号转导通路的研究取得了迅猛发展,JNK信号转导通路作为其主要的组成部分也取得一定发展,先后确定了不同亚型,并揭示了越来越多的上游激酶与下游底物,JNK促进细胞凋亡具有复杂性,多样性。其机制与诱导Bax、Fasl、TNF、

TNFR1等促凋亡蛋白表达,调控凋亡相关基因差异表达与激活caspases家族有关,但JNK信号通路中还有许多未知的问题,

。另外

还有其他机制决定了停泊特异性,例如MAPK的C末端和子域3中的C环有助于停泊特异性〔11〕。在与JNK/MAPK作用的蛋白上存在目的区,其中最有广泛性特征的是D停泊区(deltadoc2

kingdomain),c2jun就含有保守的LX325L序列,可区分不同形式

的JNK,其C端的B22LPDNA结合区是个辅助的停泊位点,在

JNK结合c2jun过程中是必须的

〔12〕

β2如支架蛋白crkⅡ、细丝蛋白〔27〕、抑制蛋白〔28〕,还有激活JNK的MAPKkinase成员,这些蛋白的功能还需要进一步探索。近来发现局部坐骨神经结扎法(partialsciaticnerveligation,

PSNL)活化了JNK/MAPK途径

〔29〕

。在细胞凋亡发生过程中,

JNK被上游物质Rho等激活后从胞质转移到核里并聚集,起集

合JNK信号作用的就是支架蛋白,它促使蛋白激酶形成有序的二元复合物来发挥作用,已经报道了4种支架蛋白〔13〕。

213 JNK促凋亡作用的相对性 对于JNK与凋亡的研究显示

等等。细胞凋亡亦是近年的

研究热点,细胞凋亡机制的研究尚处于揭示阶段,JNK信号转导通路的深入研究无疑有助于细胞凋亡机制的进一步阐明。

4 参考文献

1 CohenJJ,EllisRE,ArendsMJ,etal1Apoptosis〔J〕1AnnuRevImmunol,

1992;10(4):2672931

2 WangY,GaoY,YuJL,etal1Effectofinterferon2alphaoninterstitialcol2

lagengeneexpressioninratliverfibrosis〔J〕1WordJGastroenterol,2001;9(1):20231

3 LinH,LuM,ZhangYX,etal1Induceofaratmodelofacetaldehydeliver

diseases〔J〕1WordJGastroenterol,2001;9(1):24281

4 DavisRJ1SignaltransductionbytheJNKgroupofMAPkinases〔J〕1

Cell,2000;103(1):2392521

5 ChenYR,TanTH1Thec2JunN2terminalkinasepathwayandapoptotic

signaling(review)〔J〕1IntJOncol,2000;16(4):6512621

6 MindenA,LinA,ClaretFx,etal1Selectiveactivationofthejnksignaling

cascadeandc2juntranscriptionalactivitybythesmallGTPasesRacandcdc242Hs〔J〕1cell,1995;81(7):11471

7 TournierC,WhitmarshAJ,CavanaghJ,etal1Mitogen2activatedprotein

kinase7isanactivatorofthec2junNH22terminalkinase〔J〕1ProcNatlAcadSciUSA,1997;94(14):73371

8 WeitzmanJB1JNK〔J〕1CurrBiol,2000;10(8):R2901

9 DunnaC,WiltshireaC,MacLarenaA,etal1Molecularmechanismand

biologicalfunctionsofc2JunN2terminalkinasesignallingviathec2Jun

活化JNK能促进细胞凋亡,特别是各种应激导致损害细胞的凋亡。但目前也有一些研究显示在某些类型的应激刺激下,虽然激活JNK并促进c2jun表达,但却并不引起细胞凋亡,相反还有可能促进细胞增殖分化:JNK相互作用蛋白(JIP)通过抑制

JNK信号通路能有效促进鼻咽癌细胞的凋亡TNF/Fas诱导的L929细胞株凋亡

〔15〕

〔14〕

;JNK通路保护

。在TNFR1信号转导研

究中提示:TNF与其受体TNFR结合后引起细胞内死亡区相聚,此后TNFR相关死亡区(TRADD)再结合其上,TRADD一方面结合FADD引发细胞凋亡,另一方面结合受体相互作用蛋白

(RIP),后者再结合TNF相关因子(TRAF2)激活核因子NF2κB

和JK/AP1回路,抑制细胞凋亡〔16〕,然而JNK抗凋亡及促进细胞分化作用的相关报道及证据还不充分,JNK通路主要在促细胞凋亡中发挥作用。特别是缺氧,缺血再灌注等应激情况,通过JNK3/小鼠研究证实,JNK3介导中枢神经元的凋亡,JNK3的缺失在人脑肿瘤的发生和发展中扮演了重要角色〔17〕,特异性

p38抑制剂SB203580通过抑制JNK活性降低c2jun磷酸化水

平而保护了低钾培养的小脑颗粒神经元〔18〕。在细胞缺血/再灌注后发生凋亡时抑制JNK可能在热休克蛋白(HSP)70介导的保护作用中起重要作用

〔19〕

,JNK活性的持续时间对于细胞

的结局也有重要影响,JNK长期激活导致T细胞发生凋亡,但

・896・

transcriptionfactor〔J〕1CellSignal,2002;14(5):5852931

10 FuchsSY,AdlerV,BuschmannT,etal1JNKtargetsp53ubiquitination

anddegradationinnonstressedcells〔J〕1GeneDev,1998;12(1):26582631

11 TakujiT1Dockinginteractionsinthemitogen2activatedproteinkinase

cascades〔J〕1PharmacolThera,2002;93(223):1862911

12 WangySR,LefkowitchJH,RigoliRM,etal1Theactivationofthec2Jun

N2terminalkinaseandp38mitogen2activatedproteinkinasesignalingpathways〔J〕1BiolChem,2006;33(6):5742831

13 ClaireR,RogerJ1TheJNKsignalingtransductionpathway〔J〕1Curr

OpinGeeticsDev,2002;12(2):142211

14 HuZ,TaoYG,TangFQ,etal1EffectofJIPontheproliferationandap2

optosisofnasopharyngealcarcinomacellsthroghinteractionwithJNKmediatedpathway〔J〕1ProgBiochemBiophys,2003;30(4):57928515 AssefaZ,VantieghemA,DeclercqW,etThethecNterminalkinaseand2prpathwaysprotectsHeLaapopfollowingphotodynamictherapywithhypericin〔J〕1BiChem,1999;274(13):8788296116 ChunYK,KimJ,KwonS,etal1TheregulationofAP21activitybymito2

genactivatedproteinkinase〔J〕1BiochemBiophysResCommun2000;276(2):502271

17 TanHM,WuWK1RoleofheatshockproteininregulationofJNKand

apoptosis〔J〕1ChinJPathophysiol,2001;17(5):4772801

18 EilersA,WhitfieldJ,ShahB,etal1Directinhibitionofc2Junpromote

activationandNGFwithdrawal2induceddeath〔J〕1Neurochemistry,2001;76(5):14391

19 YoshidaH,FukinoK,HaradaH,etal1Thec2JunNH22terminalkinase

(JNK3)gene:Genomicstructure,chromosomalassignment,andlossex2pressioninbraintumors〔J〕1HumGenet,2001;46(4):18227120 FranklinCC,SrikanthS,KraftAS1Conditionalexpressionofmitogen2ac2

tivatedproteinkinase1,MKP1,iscytoprotectiveagainstUVinducedap2optosis〔J〕1ProcNatlAcadSciUSA,1998;95(5):3014291

中国老年学杂志2009年4月第29卷

21 TanousT,YamamotoT,MaedaR1AnovelMAPKphosphataseMKP2

7actsprederntiallyonJNK/SAPKandp38alphaandbetaMAPKs

〔J〕1BiolChem,2001;276(2):6292391

22 ParkHS,LeeJS,HuhSH,etal1Hsp72fuctionsasanaturalinhibitory

proteinofc2JunN2terminalkinase〔J〕1EMBOJ,2001;20(1):446256123 KurokawaM,MitaniK,YamagataT,etal1Theevi21oncoproteininhibits

c2JunN2terminalkinaseandpreventsstress2inducedcelldeath〔J〕1EMBOJ,2000;19(6):29582681

24 ParkHS,HuhSH,KimMS,etal1Nitricoxidenegativelyregulatese2Jun

N2terminalkinase/stress2activatedproteinkinase〔J〕1ProcNaltAcadSciUSA,2000;97(3):14382271

25 ulfG,RyoA,Wisoverexpressedinbreastcancer

thetranscriptionalactiv22JuntJ〕1EMBOJ,2001;20(8):34592721GV,oulderKL,GoldenJP,etal1InductionofBIM,aproapop2

toticBH32onlyBCL22familymember,iscriticalneuronalapoptosis

〔J〕1Neuronology,2001;29(1):6152281

27 LeonardiA,Ellinger2ZiegelbauerH,FrazosoG,etal1Physicalandfunc2

tioninteractionoffilamin(actin2bindingprotein2280)andtumornecro2sisfactorreceptor2associatedfactor2〔J〕1BiolChem,2000;275(3):271281

28 McDonaldPH,ChowCW,MillerWE,etal1Beta2arrestin2:receptor

regulatedMAPKscaffoldfortheactivationofJNK3〔J〕1BiolChem,2001;276(4):27770271

29 WeiyaM,QuirionR1Partialsciaticnerveligationinducesincreasein

thephosphorylationofextracellularsignal2regulatedkinase(ERK)andc2JunN2terminalkinase(JNK)inastrocytesinthelumbarspinaldorsalhornandthegracilenucleus〔J〕1Pain,2002;99(6):1752841

〔2008203211收稿 2008209202修回〕

(编辑 张 铭)

颅动脉粥样硬化性狭窄与缺血性卒中的研究进展

于 淼 孙晓江 (上海交通大学附属第六人民医院神经内科,上海 200233)

  〔关键词〕 颅动脉狭窄;缺血性卒中;动脉粥样硬化

〔中图分类号〕 R743  〔文献标识码〕 A  〔文章编号〕 100529202(2009)0720896204

  大量研究证明,动脉粥样硬化(AS)是一种慢性、进行性、多发性血管硬化性疾病,主要侵犯体内大、中动脉,尤其以侵犯对生命健康威胁为主的颅脑动脉,引起严重的卒中事件。颅内、外动脉狭窄是缺血性卒中发作或再发作的重要原因,其发生发展与AS密切相关。随着血管检查技术的发展,在临床工作中颅内外血管的检查越来越普遍。颅内、外动脉狭窄相关危险因素的单独或综合作用、药物及手术治疗等方面成为当前研

通讯作者:孙晓江(19552),男,教授,博士生导师,主要从事脑血管病及

老年性神经系统疾病研究。

第一作者:于 淼(19832),女,硕士,主要从事脑血管病方面的研究。

究的热点。本文就此方面的研究进展作一简要综述。

1 AS的病理生理基础

  AS是以血管内皮损伤为基础、以血管慢性炎症为特征的病理过程,从最初的动脉内皮功能障碍到动脉壁出现肉眼可见的脂质条纹,在体内炎性因子的复杂作用下,脂质条纹逐渐发展成为动脉粥样斑块。随着疾病的发展,血管壁重塑、斑块向血管腔侵犯,最后造成血管狭窄,甚至斑块破裂或脱落,导致血管腔完全闭塞,引起急性心脑血管事件的发生,其生物过程可概括为细胞的激活、迁移、增殖、分化、血管生成、酶反应和细胞

范文九:大鼠脑创伤后ERK信号转导通路对神经细胞凋亡的影响 投稿:范嘪嘫

[摘要] 目的 探讨细胞外调节激酶(ERK)信号转导机制对大鼠脑创伤后神经细胞凋亡的作用。 方法 建立重型弥漫性脑损伤(TMI)模型,70只雄性SD大鼠分为创伤组和对照组,其中创伤组分为伤后10、30 min、3、6、24、48、72 h 7个时相点,采用免疫组化法检测细胞凋亡相关基因ERK、caspase-3的表达,原位末端标记(TUNEL)法检测细胞凋亡。 结果 创伤组海马CA1区P-ERK1/2和caspase-3蛋白表达在伤后3 h较对照组显著升高(P

  [关键词] 大鼠;脑创伤;蛋白激酶类;细胞凋亡

  [中图分类号] R651.15 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2012)06(c)-0039-03

范文十:游泳训练通过激活PI3K―Akt信号通路抑制2型糖尿病引起的心肌细胞凋亡 投稿:邓臊臋

摘要目的:通过建立Wistar大鼠2型糖尿病(T2DM)动物模型,观察T2DM大鼠心肌细胞凋亡及游泳训练对该凋亡事件的保护作用,并探讨其内在影响机制.方法:实验材料Wistar大鼠60只,造模完成后随机分成3组,1)正常对照组(CON);2)Diabetes模型组(DI);3)游泳运动组(DI+SEX),每组15只.游泳训练共计8周.结果: T2DM 造成心肌组织Bcl2水平降低,Bax水平升高;线粒体内及胞浆蛋白中Bax/Bcl2比值升高,促凋亡物质细胞色素c(Cyt c)向胞浆释放增多(P

  关键词2型糖尿病;游泳训练;心肌细胞凋亡;生存通路;糖原合成激酶3β;胰岛素受体

  中图分类号R455文献标识码A文章编号10002537(2012)03007107

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