信號(hào)通路研究工具
促細(xì)胞分裂原活化蛋白激酶(MAP kinase)是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，由于不同的細(xì)胞外刺激或介導(dǎo)細(xì)胞表面至細(xì)胞核的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而被激活。 結(jié)合其它信號(hào)途徑，它們能夠改變轉(zhuǎn)錄因子的磷酸化狀態(tài)。受控的MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)參與細(xì)胞增殖和分化，但當(dāng)其活力失控時(shí)會(huì)導(dǎo)致腫瘤。
據(jù)報(bào)道，三種主要的MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)類型在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中與不同的上游信號(hào)協(xié)同反應(yīng)。現(xiàn)今研究最廣泛的級(jí)聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)是ERK1/ERK2 MAPK。一般激活的過程包括受體酪氨酸激酶被一些生長(zhǎng)因子（例如EGF）激活，為應(yīng)答蛋白Grb2提供結(jié)合位點(diǎn)，Grb2隨即將Sos蛋白定位于質(zhì)膜上。Sos通過GTP與GDP的交換激活Ras蛋白。Ras-GTP直接與Raf（一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶）相結(jié)合，形成一個(gè)短暫的膜錨定信號(hào)。 活化的Raf激酶磷酸化一個(gè)雙重特異性激酶MEK的第218位絲氨酸和第222位絲氨酸。 MEK也可以被Mos以及MEKK1磷酸化，前者是一個(gè)在卵母細(xì)胞減數(shù)分裂成熟過程中表達(dá)的蛋白激酶。 一般認(rèn)為MEK1結(jié)合ERK，磷酸化一個(gè)絲氨酸或者酪氨酸殘基，然后二者解離。單磷酸化的ERK再結(jié)合一個(gè)激活的MEK1，二次磷酸化最終達(dá)到完全活化。 活化的MEK磷酸化ERK1/ERK2的Thr183和Tyr185(TEY Motif結(jié)構(gòu))。
ERKs活化后的主要靶蛋白是pp90核糖體S6激酶 (Rsk)和細(xì)胞質(zhì)磷脂酶A2。
ERK也會(huì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中磷酸化轉(zhuǎn)錄因子ELK-1(Ser383和Ser389)。
近期另一個(gè)相關(guān)的細(xì)胞核蛋白激酶ERK3已被克隆。
它和ERK1/ERK2的催化中心有50%的同源性， 但它不磷酸化任何特有的ERK底物。
細(xì)胞中往往只有一種ERK1或ERK2的高度活化形式(雙重磷酸化)存在，比非磷酸化ERK活性高出1000倍還多。
任何時(shí)候細(xì)胞中都存在三種未完全活化的ERK，一種以未被磷酸化的酶形式存在，另兩種是單磷酸化的酶，即只含有一個(gè)磷酸化的絲氨酸或酪氨酸殘基。
JNK/SAPK (c-Jun氨基末端激酶/應(yīng)激激活性蛋白激酶)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)會(huì)由于紫外線照射、熱休克或炎癥刺激而被激活。這一類MAPK反應(yīng)受Rac和Cdc42兩類小G蛋白的調(diào)節(jié)。活化的Cdc42結(jié)合PAK65蛋白并激活它。14 活化的PAK65能夠結(jié)合MEKK，然后磷酸化Ser219和Ser223 ，從而激活SEK/JNKK。活化的SEK/JNKK磷酸化JNK/SAPK(TPY Motif結(jié)構(gòu))，依次結(jié)合到c-Jun的N末端并磷酸化Ser63和Ser73。ERK和JNK的磷酸化位點(diǎn)保守，然而，這些位點(diǎn)定位在不同的特異性雙重磷酸化Motif (JNK在TPY Motif，ERK在TEY Motif)。分子克隆研究表明在JNK/SAPK和典型的MAPK之間約有40-45%的序列同源性。
p38蛋白激酶 (再活化激酶)是MAPK家族的最新成員。 它可因炎癥刺激、內(nèi)霉素和滲透壓而激活。 它和ERKs有50%的同源性。 p38反應(yīng)過程的上游步驟尚不清楚。但它被一個(gè)雙重特異性激酶MKK3磷酸化后(TGY Motif)方開始下游反應(yīng)步驟。p38活化后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)，磷酸化ATF-2。20 p38的另一個(gè)已知靶物是MAPKAPK2，它參與熱激蛋白的磷酸化和激活作用。
雖然不同的MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)系統(tǒng)有很大區(qū)別，功能獨(dú)立，但在這些通路之間也有所交匯。例如，JNKK（JNK/SAPK激酶）據(jù)報(bào)道可以激活p38， 但MKK3只活化p38而不活化JNK/SAPK。MEKK1在JNK/SAPK級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中催化SEK/JNKK1，對(duì)催化p38只有微弱的作用。在上游信號(hào)中，Sos只催化ERK通路，對(duì)JNK或p38級(jí)聯(lián)反應(yīng)沒有任何作用。另一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是當(dāng)用促有絲分裂劑處理哺乳動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，ERKs活性顯著增強(qiáng)而JNK/SAPK不受影響。相反，細(xì)胞受到脅迫時(shí)，只會(huì)活化JNK/SAPK通路而ERKs活性不受改變。在轉(zhuǎn)錄水平，ATF-2可以被三種MAP蛋白激酶磷酸化從而激活，而C-Jun和Elk-1只被ERKs和JNK/SAPK磷酸化。所有三種通路都針對(duì)某種特定外界壓力對(duì)轉(zhuǎn)錄活性起作用。
