絲裂原活化蛋白激酶信號傳導(dǎo)通路在惡性腫瘤中的研究現(xiàn)狀

魯明騫綜述 孔慶志審校

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)是細(xì)胞內(nèi)重要的信號傳導(dǎo)通路之一，在細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、血管生成、炎癥和應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。目前研究發(fā)現(xiàn)MAPKs通路主要包括以下4種類型:c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38激酶、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)和大絲裂原活化蛋白激酶(BMK1/ERK5)。其中JNK與細(xì)胞應(yīng)激和細(xì)胞凋亡關(guān)系密切，其功能主要是介導(dǎo)前凋亡信號、生長抑制信號和炎癥反應(yīng)。p38除有JNK作用外，也可誘導(dǎo)抗凋亡、增生和細(xì)胞生存信號的作用，能抑制p38MAPK活性，在TNF-α刺激的人中性粒細(xì)胞IL-8超氧陰離子趨化劑誘導(dǎo)的化學(xué)趨化性過程中，幾乎有完全制止作用［1］。ERK與細(xì)胞增殖具有相關(guān)性，能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、生存，同時具備促進(jìn)細(xì)胞的誘導(dǎo)分化作用，BMK1/ERK5可能與細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期等關(guān)系密切。在惡性腫瘤的發(fā)生中，MAPKs與多種惡性腫瘤有關(guān)［2］，現(xiàn)將MAPKs與惡性腫瘤關(guān)系的研究綜述如下。

1 JNK通路與惡性腫瘤

JNK最早是從環(huán)己亞胺處理的大鼠肝臟組織中分離出來的，是1種細(xì)胞膜結(jié)合蛋白酶。JNK/SAPK信號通路可被應(yīng)激刺激物(如紫外線、熱休克、高滲刺激及蛋白合成抑制劑等)、細(xì)胞因子(TNFα，IL-1)、生長因子(EGF)和某些G蛋白偶聯(lián)的受體等激活。目前發(fā)現(xiàn)JNK有3種異構(gòu)體:JNK1、JNK2和JNK3，外界刺激可通過Ras依賴的或非Ras依賴的2條途徑激活JNK通路，小分子G蛋白Ras超家族的成員之一Rho可能也是JNK激活的上游信號傳導(dǎo)因子［3］。Rho蛋白Rac及cdc42的作用可能是與p21激活的絲/蘇氨酸激酶PAK結(jié)合，通過其自身磷酸化，從而被激活，而活化的PAK進(jìn)一步使JNK激活，從而發(fā)揮作用?，F(xiàn)有研究證實，雙特異性激酶JNK Kinase(JNKK)是JNK/SAPK的上游激活物之一，包括 MKK4(JNKK1)、MKK7(JNKK2)，其中MKK7(JNKK2)可通過作用于酪氨酸位點而特異性地被激活JNK［4］，而MKK4則作用于蘇氨酸位點，并可同時激活JNK1和 p38 2條途徑。JNKK的上游激活物為 MEKK，MEKK1在體外過表達(dá)時可激活MEK，但MEKK1在體內(nèi)主要通過高度選擇性地磷酸化MKK4，從而激活JNK。MEKK2也可通過MKK4激活JNK和p38通路。JNK/SAPK接受上游信號而被激活后，可以進(jìn)一步使核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子c-Jun氨基末端63及73位的絲氨酸殘基磷酸化，后激活c-Jun而增強其轉(zhuǎn)錄活性。Altiok等［5］研究表明在高濃度雌二醇存在時，JNK能誘導(dǎo)雌激素依賴的乳腺癌細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2 p38通路與惡性腫瘤

p38 MAPK是1993年Brewster等在研究高滲環(huán)境對真菌的影響時發(fā)現(xiàn)的［6］，由360個氨基酸殘基組成的相對分子量為38 KD的蛋白。以后又發(fā)現(xiàn)它也存在于哺乳動物的細(xì)胞內(nèi)，p38 MAPK通路的激活劑與JNK通路相似。一些能夠激活JNK的促炎因子(TNFα、IL-1)、應(yīng)激刺激(UV、H2O2、熱休克、高滲與蛋白合成抑制劑)也可激活p38，此外，p38還可被脂多糖及G+細(xì)菌細(xì)胞壁成分所激活。p38信號通路也由三級激酶鏈組成，其上游激活物為 MKK3、MKK4及 MKK6，與 MKK4不同，MKK3、MKK6僅特異性激活p38［7］。體外細(xì)胞轉(zhuǎn)染實驗表明，MEKK2、MEKK3可通過激活MKK4同時激活JNK和p38，而MEKK3通過激活MKK3特異性激活 p38。P38常見的異構(gòu)體有 p38α、p38β2、p38γ和p38δ，不同的p38異構(gòu)體對同一刺激可有不同的反應(yīng)，IL-1對p38的激活明顯強于p38β，TNF1-α使p38活性達(dá)到高峰的時間明顯短于使p38β達(dá)到高峰的時間［8］。不同的異構(gòu)體對底物的作用也具有選擇性，p38β2對ATF2的磷酸化作用明顯強于p38，p38γ可以磷酸化ATF2，但卻不能激活MAPKAP-K2和MAPKAP-K3［9］;不同的異構(gòu)體與不同的上游激酶偶聯(lián)，MKK6可以激活 p38α、p38β2、p38γ，而 MKK3僅能激活p38α、p38γ。p38 通路的激活與惡性腫瘤有關(guān)［10］，研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌侵襲及轉(zhuǎn)移過程中，p38起著關(guān)鍵性作用［11］。Kim等［12］在用異黃酮作用于宮頸癌SiHa和Hela細(xì)胞系時，發(fā)現(xiàn)異黃酮能降低AKT和ERK1/2和p38的磷酸化，同時通過抑制活化的ERK1/2和p38 MAPK激活可以抑制宮頸癌SiHa和Hela細(xì)胞的生長。

3 ERK通路與惡性腫瘤

ERK(Extracellular signal regulated kinase)是1986年 Sturgill等首先發(fā)現(xiàn)的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，是傳遞絲裂原信號的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白。它常存在于胞漿中，當(dāng)其激活后轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性，產(chǎn)生細(xì)胞效應(yīng)。目前已知的ERK家族有5個亞族，包括ERK1至ERK5。受體酪氨酸激酶、G蛋白偶聯(lián)的受體和部分細(xì)胞因子均可激活ERK信號傳導(dǎo)途徑。生長因子與細(xì)胞膜上的特異受體結(jié)合，可使受體形成二聚體，二聚化的受體使其自身激活，受體上磷酸化的酪氨酸又與位于細(xì)胞上的生長因子受體結(jié)合蛋白2(Grb2)的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)合，而Grb2的SH3結(jié)構(gòu)域則同時與鳥苷酸交換因子SOS結(jié)合，后者使小分子鳥苷酸結(jié)合蛋白Ras的GDP解離而結(jié)合GTP，從而激活Ras。激活的Ras進(jìn)一步與絲/蘇氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端結(jié)合，激活Raf-1。ERKs調(diào)節(jié)著細(xì)胞的增殖、分化和存活，是多種生長因子(EGF、NGF、PDGF等)的下游蛋白。ERK和其信號途徑在腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移過程中起中介和放大信號的作用，一方面接受大量來自生長因子、絲裂原、環(huán)境刺激等的信號，另一方面通過ERK信號級聯(lián)反應(yīng)作用于核轉(zhuǎn)錄因子如AP-1、NF-кB等，調(diào)控基因表達(dá)。在許多人類的癌癥(如口腔癌、黑色素瘤 、乳腺癌等)中都可發(fā)現(xiàn)ERK的過度激活。目前，已開始尋找針對ERK途徑中各個環(huán)節(jié)的抑制物，用以切斷信號傳導(dǎo)的途徑，從而達(dá)到治療疾病的目的。一些實驗數(shù)據(jù)顯示這種治療方法由于毒副作用小而明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的化學(xué)療法。McCubrey等［13］在黑色素瘤、結(jié)腸癌、卵巢癌中等多種惡性腫瘤中發(fā)現(xiàn)了Ras突變，突變的B-Raf蛋白第600位纈氨酸殘基轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼釟埢?V600E)，導(dǎo)致下游MEK和ERK的異?；罨?，引起細(xì)胞增殖。共軛亞油酸(CLA)可通過下調(diào)Raf-1的表達(dá)水平和ERK1/2的磷酸化水平，抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞系Caco-2的增殖［14］。

Frogne等［15］在研究對雌激素受體拮抗劑氟維斯群耐藥的MCF-7細(xì)胞株時，發(fā)現(xiàn)ErbB-1～ErbB3表達(dá)升高，ERK表達(dá)上調(diào)，而EGFR受體抑制劑gefitinib作用于細(xì)胞株后，癌細(xì)胞生長受抑制，ERK表達(dá)下調(diào);ERK抑制劑U0126作用于細(xì)胞株后，癌細(xì)胞同樣生長受阻，表明ERK通路與乳腺癌細(xì)胞生長有關(guān)。

4 BMK1/ERK5與惡性腫瘤

目前ERK5通路只發(fā)現(xiàn)1個ERK5/BMK1亞型能被TNF-α、H2O2、細(xì)胞外高滲等所刺激激活，證明了該通路可能也參與某些條件下的炎癥反應(yīng)調(diào)控。p38和BMK1在TNF-α誘導(dǎo)c-jun轉(zhuǎn)錄的調(diào)控中具有相互協(xié)同作用。p38通路能上調(diào)MEF2A的轉(zhuǎn)錄活性，而BMK1可上調(diào)MEF2D的轉(zhuǎn)錄活性。TNF-α可通過分別激活p38和BMK1，使MEF2A和MEF2D磷酸化，從而誘導(dǎo)MEF2A/MEF2D異源二聚體的形成。Sticht等［16］研究發(fā)現(xiàn)ERK5通路的激活與口腔鱗狀細(xì)胞癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移密切關(guān)系。BMK1通路除傳導(dǎo)應(yīng)激信號外，還可介導(dǎo)由表皮生長因子受體(EGFR)刺激而引起的增殖效應(yīng)。

綜上所述，MAPK信號傳導(dǎo)通路作為功能多樣的信號傳導(dǎo)系統(tǒng)，細(xì)胞外的不同刺激可產(chǎn)生不同的MAPKs信號傳導(dǎo)通路，通過其相互調(diào)控而介導(dǎo)不同的細(xì)胞生物學(xué)反應(yīng)，在細(xì)胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化、凋亡等中發(fā)揮著重要作用。隨著人們對信號傳導(dǎo)通路的了解不斷深入，對單克隆載體的不斷改進(jìn)和基因芯片的應(yīng)用，MAPK在惡性腫瘤傳導(dǎo)中的作用將得到進(jìn)一步研究。

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