信号传导

NF-kB是近年发现的转录因子家族中的新成员，是细胞内最重要的核转录因子，他在许多细胞刺激介导的细胞信息的转录调控中起核心作用，参与多种基因的表达和调控，是细胞激活的标志.NF-κB一般以同源或异源二聚体形式存在.在静息细胞中，NF-kB二聚体通过非共价键的形式与其抑制蛋白IkB结合而分散在细胞质内，包括内质网应激在内的许多因素可激活NF-kB，激活后的NF-kB进入细胞核，与DNA模块上的特异蛋白结合，诱导特异mRNA的产生，最后转录、产生和释放各种细胞因子.NF-κB，激活后与靶基因上特定的DNA序列（κB位点，其核心序列为GGGRNNYYCC，R：嘌呤Y：嘧啶N：任意碱基）结合并调节基因转录，只要有这段核心序列就行，无种属差异.这是一段通用序列，适用于人、大鼠： 5’-AGT TGA GGG GAC TTT CCC AGG C-3’

3’-TCA ACT CCC CTG AAA GGG TCC G-5’ ①MAP激酶(Mitogen Activated Protein Kinase, MAPK)

MAPK属于蛋白丝/苏氨酸激酶，是接受膜受体转换与传递的信号并将其带入细胞核内的一类重要分子，在多种受体信号传递途径中均具有关键性作用。在未受刺激的细胞内，MAPK为静止型，当其接收上游分子枣MAPKK(MAp Kinase Kinase)的磷酸化调控信号后，MAPK中相邻的苏氨酸和酪氨酸均被磷酸化，从而成为活化形式的MAPK(图21-18)。目前在MAPK的上游存在着一个

由蛋白激酶构成的MAPK逐级激活系统。上述使MAPK磷酸化的MAPKK又受到MAPKKK(MAp Kinase Kinase Kinase)的调节。这种逐级激活系统又再受其上游分子的调控(图21-19)。

MAPK被激活以后，转移至细胞核内。在核内，它可以使一些转录因子发生磷酸化从而改变胞内基因表达的状态。另外，它也可以使一些其它的酶发生磷酸化使之活性发生改变。目前已经知道，MAPK参与多种细胞功能的调控，尤其是在细胞增殖、分化及凋亡过程中，它具有关键性作用。

MAPK途径在果蝇中已发现了7种不种类型，在哺乳动物细胞中已证实至少有三种MAPK成员，即ERK、JNK和P38。它们的调控机制和作用的靶分子均有所差异。

②蛋白酪氨酸激酶(Protein Tyrosine Kinase, PTK)

蛋白酪氨酸激酶作用于蛋白质中的酪氨酸残基使之磷酸化，很多细胞信号转导的最早期事即为多种蛋白质的酪氨酸磷酸化。在细胞的生长与分化过程中，酪氨酸磷酸化大部分具有正向调节作用，无论是生长因子作用后正常细胞的增殖、恶性肿瘤细胞的增殖，还是T细胞、B细胞或肥大细胞的活化都伴随着瞬间发生的多种蛋白分子的酪氨酸磷酸化。蛋白酪氨酸激酶的抑制剂可以阻断上述细胞的应答反应。

根据蛋白酪氨酸激酶在细胞内的位置可以将其分为三类：

A.蛋白酪氨酸激酶受体

这一类蛋白酪氨酸激酶为跨膜蛋白，其胞外部分为配体结合区，中间有跨膜区，胞内部分含有蛋白酪氨酸激酶的催化结构域(图21－17)。

蛋白酪氨酸激酶受体与配体结合后往往形成二聚体，继而发生酶活性的增高，使受体胞内部分的酪氨酸磷酸化增强，磷酸化的受体酶活性进一步增强。此外更重要的是，磷酸化的受体可以慕集含有SH2结构域(见后)的信号分子，从而将信号传递至下游分子。

B.位于胞浆部分的蛋白酪氨酸激酶

胞浆内亦含有多种PTKs，这些蛋白激酶或接受受体传递的激活信号，或受其它蛋白质的调节而发生活性改变，其主要作用是作为受体和最终效应分子之间的中间介导分子。已知的主要种类有：

(1)src家族：src、Fyn、Lck、Lyn等，与受体结合存在，当配体与受体结合后被激活；

(2)Tec家族：Btk、Itk、Tec等，与受体结合或不结合存在，配体结合后被激活；

(3)ZAP70家族：ZAP70和Syk，与磷酸化的受体结合后被激活；

(4)JAK家族：JAK1、JAK2、JAK3等。

这些PTKs或者直接与受体形成复合物，或者间接地依次被激活，在传递受体信号过程中起着接力棒的作用。它们的结构见图21-20。

(2)蛋白磷酸酶(Protein Phosphotase)

蛋白磷酸(酯)酶是指具有催化已经磷酸化的蛋白分子发生去磷酸化反应的一类酶分子。它们与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化与去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统。正如蛋白激酶催化的磷酸化由于底物不同，有的表现为活性增高，有的表现为活性降低一样，蛋白磷酸酶所催化的去磷酸化反应也对于不同的底物有不同的反应(图21-21)。

2.两条典型的信号转导途径

(1)表皮生长因子受体介导的信号转导途径

表皮生长因子与其受体－表皮生长因子受体结合后可引发一系列细胞内变化，最终使细胞发生分化或增殖。表皮生长因子受体是一种受体酪氨酸蛋白激酶，而受体酪氨酸蛋白激酶→Ras→MAPK级联途径是表皮生长因子刺激信号传递到细胞核内的最主要途径。它由以下成员组成：表皮生长因子受体→含有SH2结构域的接头蛋白(如Grb2)→鸟嘌呤核苷酸释放因子(如SOS)→Ras蛋白→MAPKKK(如Raf1)→MAPKK→MAPK→转录因子等(图21－24)。

图21-24 EGF受体介导的信号转导过程

表皮生长因子与受体结合后，可以使受体发生二聚体化，从而改变了受体的构象，使其中的蛋白酪氨酸激酶活性增强，受体自身的酪氨酸残基发生磷酸化，磷酸化的受体便形成了与含SH2结构域的蛋白分子Grb2结合的位点，导致Grb2与受体的结合。Grb2中有两个SH3结构域，该部位与一种称为SOS的鸟苷酸交换因子结合，使之活性改变，SOS则进一步活化Ras，激活的Ras作用于MAPK激活系统，导致ERK的激活。最后ERK转移到细胞核内，导致某些转录因子的活性改变从而改变基因的表达状态及细胞的增殖与分化过程。

(2)γ－干扰素受体介导的信号转导

γ－干扰素是由活化T细胞产生的，它具有促进抗原提呈和特异性免疫识别的作用，并可促进B细胞分泌抗体。γ－干扰素与受体结合以后，也可以导致受体二聚体化，二聚体化的受体可以激活JAK－STAT系统，后者将干扰素刺激信号传入核内。JAK(Janus Kinase)为一种存在于胞浆中的蛋白酪氨酸激酶，它活化后可使干扰素受体磷酸化。STAT(Signal Transducerand Activator of Transcription)可以通过其SH2结构域识别磷酸化的受体并与之结合。然后STAT分子亦发生酪氨酸的磷酸化，酪氨酸磷酸化的STAT进入胞核形成有活性的转录因子，影响基因的表达(图21－25)。

蛋白激酶是一类重要的激酶,在信号转导中主要作用有两个方面：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性；其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。蛋白激酶种类繁多,本篇重点介绍PKA,PKB,PKC,MAPC等蛋白激酶的功能. 【关键词】蛋白激酶，功能，PKA，PKB，PKC，MAPC 1 蛋白激酶的定义，命名以及分类

蛋白激酶（protein kinase PK）是指能将γ 磷酸基团从磷酸载体分子上转移至底物蛋白的氨基酸受体上的一大类酶。蛋白激酶的命名尚缺乏统一的标准和规则，目前多用3个英文字母命名。大多数名称是由发现者根据该激酶的来源，结构或功能给予。【1】

真核生物中发现的蛋白激酶很多，根据其底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类，可将它们分为5类，即①丝氨酸/苏氨酸(Ser／Thr)蛋白激酶：蛋白质的羟基被磷酸化；②酪氨酸(Tyr)蛋白激酶：蛋白质的酚羟基作为磷受体；③组氨酸蛋白激酶：蛋白质的组氨酸、精氨酸或赖氨酸的碱性基团被磷酸化，主要出现于“双组分信号系统”(two-component signal system)；④

色氨酸蛋白激酶：以蛋白质的色氨酸残基作为磷受体；⑤天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶:蛋白的酰基为磷受体【2】.

蛋白激酶的种类繁多，至1999年底，已发现500余种。这些蛋白激酶大都属于重要的信号转导分子，其中对细胞生物学功能影响较大的有蛋白激酶A（PKA）,蛋白激酶G（PKG），蛋白激酶C（PKC），MAPK，蛋白激酶B（PKB）等。【1】

2 蛋白激酶的功能

蛋白激酶在信号转导中主要作用有两个方面：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性；其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。【1】下面分别介绍几种激酶的功能:

2．1蛋白激酶A的功能

蛋白激酶 A (protein kinase A，PKA) 又称依赖于cAMP的蛋白激酶A (cyclic-AMP dependent protein kinase A)，是一种丝/苏氨酸蛋白激酶。一般认为, 真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸化而实现的。【3】

PKA全酶分子是由四个亚基组成的四聚体, 其中两个是调节亚基(regulatory subunit, 简称R 亚基)，另两个是催化亚基(catalytic subunit, 简称 C 亚基)。全酶没有活性。活化的PKA可作用于各种多种与糖脂代谢相关的酶类，一些离子通道和某些转录因子，使它们发生磷酸化并改变其状态。

胞吐和胞吞被认为是需要钙离子、蛋白激酶和GTP酶dynamin等参与的。有实验揭示在DRG神经元上存在一种不依赖于钙离子和dynamin的快速胞吞，胞外钙离子可以阻断细胞内钙离子依赖的胞吐:而且神经电活性和蛋白激酶A都调控这两种囊泡转运形式，且都不需要钙离子内流。【4】

2．2蛋白激酶B的功能

蛋白激酶 B又称ATK，是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，因其与PKA和PKC有相对较高的同源性，而被命名为PKB。分子量60KD，目前分为PKBα、PKBβ、PKBγ三类。PKBα

广泛存在于机体各组织中，其活性受多种信息物质调节；PKβ在卵巢癌，胰腺癌中过度表达；PKBγ在大脑和睾丸中表达。PKB 分子约由480 个氨基酸残基组成,包括氨基端的调节区、中间的激酶区及羧基端的尾部三部分。

PKB/AKT是一种作用特殊的蛋白激酶，在细胞因子，生长因子作用下，通过PI3K途径激活，在细胞代谢，生长调节和抑制细胞调亡的生物活动过程中起重要调节作用，有效地将胞外存活因子和胞内生长，代谢和调亡机制的相关性有机地联系起来，并和Ras.G蛋白，PKA及PKC等有复杂的铰链。