PAK與PKA激酶磷酸化相同底物與腫瘤.doc

PKA與PAK1激酶磷酸化相同底物與腫瘤 摘要：PKA和PAK1是哺乳動(dòng)物體內(nèi)普遍存在的兩種蛋白激酶，它們可以通過(guò)多種途徑對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化等過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。PAK和PAK1主要是通過(guò)磷酸化的作用對(duì)細(xì)胞的多條的信號(hào)傳導(dǎo)通路的激活或者抑制狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而影響細(xì)胞的一系列的生化過(guò)程。最新的研究表明，PKA和PAK1可以通過(guò)對(duì)同一底物進(jìn)行磷酸化來(lái)影響細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路，而這一反應(yīng)與腫瘤的發(fā)生有密切的關(guān)系?，F(xiàn)對(duì)PKA和PAK1磷酸化同一底物與腫瘤的發(fā)生予以綜述。關(guān)鍵詞：PKA, PAK1, 蛋白激酶，腫瘤，磷酸化Abstract Protein kinase A(PKA) and PAK1 are two important protein which are very ordianry in the animals cells. They play an important role to the behaviour of a cell such as cell division, motility and differentiation.PKA and PAK1 can regulate the activety of the cell siganal conduction through phosphorylation.So that a sevious of the behaviours of a cell are affected.The recent study have indicated that PKA and PAK1can phosphorylate a same substrate and the siginal conduction is regulated through which tumor could occur.PKA and PAK1could have an affect on the cell division, motility and differentiation though the progress of phosphorylation and could lead to the formation of tumor.Now ,we will have a review on that .Key words: PKA ,PAK1,protein kinase ,tumor,phosphorylation PKA和PAK1是動(dòng)物體內(nèi)存在的兩種重要的蛋白激酶，它們的活性對(duì)細(xì)胞內(nèi)的多種生物反應(yīng)都有重要的影響，尤其是對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化等過(guò)程具有重要作用。PKA和PAK1可以通過(guò)磷酸化多種受體，激活細(xì)胞內(nèi)外的細(xì)胞傳導(dǎo)通路，從而對(duì)細(xì)胞的一些重要的反應(yīng)產(chǎn)生重要的調(diào)節(jié)作用。在我們所知的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路中，PKA和PAK1與雌激素受體通路、MERLIN蛋白通路以及MAPK通路具有密切聯(lián)系，并與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。我們就PKA和PAK1對(duì)這些通路的作用予以綜述。1. PKA和PAK1的生物學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)作用PKA和PAK的生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與它們的生物學(xué)的作用具有密切的關(guān)系，對(duì)于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究能夠讓我們非常清晰的認(rèn)識(shí)這兩種蛋白激酶。因此，首先讓我們關(guān)于PKA和PAK的結(jié)構(gòu)和它們的生物學(xué)的大體的作用進(jìn)行簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。1.1 PKA的生物學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)作用 蛋白激酶A（protein kinase A-PKA)又叫3，5-環(huán)腺苷酸( cAMP)依賴性蛋白激酶( cAMP-dependent protein kinase)，是Kerbs等人在繼sutherland等人提出cAMP第二信使的概念之后，在研究糖原的代謝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。它是一種蘇氨酸/絲氨酸類蛋白激酶，是普遍存在于動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白激酶。蛋白激酶A作為主要的蛋白激酶系統(tǒng)之一，在細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)化中具有重要的調(diào)節(jié)作用 1 。 PKA 由四聚體( C2 R2 )組成， 其中 2個(gè)為催化( C)亞基， 2 個(gè)為調(diào)節(jié)( R)亞基，全酶的分子量為150170kD。他們的C亞基是相同的，只有R亞基稍有不同，分為R I和R，對(duì)應(yīng)有有 PKA- 和 PKA- 兩種類型，PKA- I主要分布在細(xì)胞質(zhì)中， 與生長(zhǎng)增殖有關(guān)， 而 PKA- 主要被錨定在亞細(xì)胞器上， 與分化有關(guān)2。C亞基具有激酶的催化活性R亞基具有和cAMP的結(jié)合部位，具有調(diào)節(jié)功能。目前發(fā)現(xiàn)C亞基有三種亞型Ca ，Cb和Cr，R I和R各自又有a，b兩種亞型，即R 1 a、R Ib、Ra僅和Rb。其中R Ia僅與腫瘤的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切。 PKA廣泛存在于各組織中，其中I類PKA主要存在于非神經(jīng)細(xì)胞，尤其在骨骼肌和心肌中的含量更為豐富，一般主要存在于細(xì)胞質(zhì)中。類PKA似乎主要存在于神經(jīng)細(xì)胞的各個(gè)亞基細(xì)胞組分中。研究證明，多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路都能夠激活PKA的活性，但是它們都具有大致相同的途徑，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活PKA的基本過(guò)程是細(xì)胞因子通過(guò)Gs蛋白激活A(yù)C,AC催化三磷酸腺苷轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸胸苷 ，cAMP通過(guò)促進(jìn)PKA的調(diào)節(jié)亞基與催化亞基分離從而激活PKA。 圖：非活性的 PKA 全酶結(jié)合 cAMP 釋放出活性的催化亞基51.2 PAK1的生物學(xué)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)作用PAK1也是一種保守的絲/蘇氨酸激酶，p21-激活激酶-1基因定位于人類染色體11q13.5-q14區(qū) 3，研究表明這一激酶與腫瘤的發(fā)生具有一定的關(guān)系，雖然具體的機(jī)制還不太明確，但是， 它可能參與了細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)、 細(xì)胞凋亡和細(xì)胞轉(zhuǎn)化等多種生物學(xué)過(guò)程。PAK1是最早被鑒定的RHO GTP酶( RHO GTPases) 下游效應(yīng)分子 4， 在生長(zhǎng)因子介導(dǎo)下，其可使細(xì)胞骨架重構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞移行和轉(zhuǎn)移。PAK1在正常細(xì)胞有絲分裂中起重要作用， 但在乳腺癌、前列腺癌等腫瘤細(xì)胞核受體信號(hào)途徑中功能異常，說(shuō)明 P A K1在正常組織發(fā)育和腫瘤演進(jìn)中均起重要作用5 。研究證實(shí)， P A K1與乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān) 6 ， 其機(jī)理是具有激酶催化活性的P A K 1 突變體可以通過(guò)促分裂原活化蛋白激酶( MAPK) 途徑促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞在軟瓊脂中的不依賴支持物生長(zhǎng)； 另外， 抑制蛋白激酶A( PKA) 可促進(jìn)細(xì)胞非錨定式生長(zhǎng)，亦是通過(guò)生長(zhǎng)因子-PAK -MAPK信號(hào)誘導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。一般認(rèn) 為PAK1通過(guò)與Rac1和Cdc42結(jié)合方能被激活， 在正常細(xì)胞內(nèi)如抑制 PKA的表達(dá)，則可以抑制PAK1與 Rac1和Cdc42，說(shuō)明 PAK1 引起細(xì)胞向腫瘤表型轉(zhuǎn)變可能和PAK1與其特異性底物結(jié)合功能異常有關(guān)。1.3PKA和PAK1的關(guān)系 PKA和PAK1作為細(xì)胞體內(nèi)普遍存在的兩種蛋白激酶，它們可以通過(guò)多種途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、凋亡等生物學(xué)活動(dòng)。PKA和PAK1都是保守的絲/蘇氨酸激酶，它們都參與細(xì)胞的多種代謝過(guò)程，且已證明PKA和PAK1的活性與腫瘤的發(fā)生有重要的聯(lián)系。相關(guān)文獻(xiàn)已經(jīng)證實(shí)PKA能夠調(diào)節(jié)PAK家族激酶活性，即PAK1是PKA的下游的效應(yīng)分子，PKA可以磷酸化PAK1從而對(duì)PAK1的活性進(jìn)行調(diào)節(jié)，而PAK1反過(guò)來(lái)也可以作用與PKA對(duì)PKA的活性進(jìn)行負(fù)性的調(diào)節(jié)，PKA和PAK1這兩種激酶可以相互作用共同來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)多種反應(yīng)的進(jìn)行，能夠?qū)?xì)胞的多條信號(hào)傳導(dǎo)通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此說(shuō)二者之間具有緊密的關(guān)系。 2. 與PKA和PAK相關(guān)的細(xì)胞通路以及與之相關(guān)的腫瘤的發(fā)生 PKA和PAK1可通過(guò)多種途徑對(duì)細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)產(chǎn)生影響，對(duì)于不同的通路通過(guò)不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們就處于科學(xué)研究最前列的幾條通路進(jìn)行介紹。2.1 雌激素受體通路與腫瘤2.1.1 雌激素受體簡(jiǎn)述 目前發(fā)現(xiàn)的雌激素核受體包括兩種亞型：ERa和ERb，二者分別由不同的基因編碼，在生物學(xué)特性上存在許多的差異：ERa主要分布在一些通常認(rèn)為有雌激素效應(yīng)的組織，如子宮、乳腺、胎盤、肝臟、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和骨組織，這些組織含有較多的ERa，可以誘導(dǎo)雌二醇(E2)敏感基因的表達(dá)。ER則主要分布在前列腺、睪丸、卵巢、松果體、甲狀腺、甲狀旁腺、胰腺、膽囊、皮膚、尿道、淋巴組織和紅細(xì)胞中，在這些組織中ERa表達(dá)量很少或者無(wú)法檢測(cè)出來(lái)。在同一種組織中兩種受體也可以同時(shí)表達(dá)，但是可能具有細(xì)胞特異性，而且表達(dá)水平也存在著差異。雌激素受體包括4個(gè)功能域：AF-1(activation func-tion一1,活化功能域1）、DBD(DNA binding domain，DNA結(jié)合域）、LBD(1igand binding domain，配體結(jié)合域）及AF-2(transcription activation function-2，活化功能域2）。AF-1(activation func-tion一1)功能域能夠激活相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄，而且不依賴于配體的結(jié)合。DNA結(jié)合區(qū)(DNA binding domain，DBD)含有一個(gè)雙鋅指結(jié)構(gòu)，每?jī)蓚€(gè)鋅原子與四個(gè)半胱氨酸殘基結(jié)合，形成1個(gè)指狀突起。配體結(jié)合域(1igand binding domain，LBD)主要是調(diào)節(jié)配體與雌激素受體的結(jié)合、受體的二聚化及參與敏感基因表達(dá)的激活7。激素依賴轉(zhuǎn)錄活化功能域(transcription activation function-2，AF-2)，兩種受體的氨基酸序列在這一區(qū)域存在較大的差異，大約只有56的相同氨基酸序列，這一差異決定了二者在配體類型上的相似性和差異性。 ER受體的結(jié)構(gòu)示意圖82.1.2 PKA和PAK1對(duì)雌激素受體磷酸化的作用機(jī)制我們關(guān)于PKA和PA1的磷酸化對(duì)于腫瘤的發(fā)生主要是對(duì)于雌激素受體a（ERa）的磷酸化與腫瘤的關(guān)系。我們都知道，雌激素通過(guò)與雌激素受體結(jié)合形成二聚體，形成的二聚體能夠發(fā)揮生物學(xué)作用促進(jìn)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄翻譯過(guò)程，從而加速細(xì)胞的增殖，促使腫瘤的發(fā)生。但PKA和PAK就可以通過(guò)對(duì)雌激素受體a（ERa）的絲氨酸的305殘基的磷酸化作用，可以激活雌激素受體的活性，從而就可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖，和雌激素與ER受體結(jié)合能起到相同的作用。PKA和PAK1這兩種蛋白激酶都可以對(duì)ERa的絲氨酸的305殘基進(jìn)行磷酸化8。PAK1是通過(guò)和AF-2領(lǐng)域的交互作用對(duì)ERa的絲氨酸的305位點(diǎn)進(jìn)行磷酸化的，對(duì)ERa的超激活實(shí)驗(yàn)中，激活的Pak1能提高Era的活性；在幾個(gè)癌癥患者的體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了Pak1的表達(dá)和活性都有提高；用轉(zhuǎn)基因老鼠可發(fā)現(xiàn)過(guò)度活化的Pak1誘導(dǎo)乳腺細(xì)胞的增殖，這些都說(shuō)明了Pak1的異常表達(dá)可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。而PKA是把ERa作為它的磷酸化的底物來(lái)進(jìn)行磷酸化作用而發(fā)揮作用的。有實(shí)驗(yàn)也證明了這兩種蛋白激酶的磷酸化作用都是在特定的細(xì)胞環(huán)境下配體非依賴型的，也就是說(shuō)和雌激素沒(méi)有關(guān)系9。而且還得出了在沒(méi)有雌激素存在的情況下，磷酸化作用就完全就可以激活ERa的活性；輔激活物SRC-1還可以大幅度提高這一磷酸化作用，從而大大提高ERa的激活的水平。再者，對(duì)于ERa的磷酸化作用并不影響激素與ER形成二聚體這一過(guò)程，并且有實(shí)驗(yàn)證明了用PKA或PAK1的作用后細(xì)胞的增殖的速度大大的加快了。因此，我們得出，PKA和PAK1的磷酸化作用可以替代雌激素的作用，使細(xì)胞的增殖的速度加快，從而誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生。這對(duì)于腫瘤的治療具有非常重要的意義，能夠改變以前單純的激素的治療方法。2.1.3 雌激素受體通路與腫瘤 PKA和PAK1通過(guò)對(duì)ERa的絲氨酸的305殘基進(jìn)行磷酸化，磷酸化后的雌激素受體就具有了生物學(xué)活性，即使不與雌激素結(jié)合形成二聚體也能發(fā)揮出與雌激素結(jié)合后相同的功能，即促進(jìn)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄翻譯過(guò)程，從而加速細(xì)胞的增殖，促使腫瘤的發(fā)生。因此，這一通路能夠誘導(dǎo)腫瘤的發(fā)生，對(duì)這一通路的研究可以使我們能找到治療腫瘤的與以前的激素治療所不同的方法。2.2 Merlin磷酸化的通路與腫瘤2.2.1 Merlin蛋白及與它功能相關(guān)的Ezrin蛋白的簡(jiǎn)述 Merlin（或稱Schwannomin）蛋白是ERM蛋白家族中的一員，ERM家族包括merlin蛋白、 埃茲蛋白（zrin）、根蛋白（radxin），膜突蛋白（moesin）。Merlin蛋白是細(xì)胞骨架蛋白，其結(jié)構(gòu)包含三個(gè)功能結(jié)構(gòu)域，氨基端，羧基端和中間的螺旋結(jié)構(gòu)，且在氨基端含有一個(gè)約300個(gè)氨基酸的保守序列，稱之為FERM區(qū)8，該區(qū)是直接和細(xì)胞質(zhì)膜結(jié)合的部位，可與包括CD44在內(nèi)的細(xì)胞表面糖蛋白及細(xì)胞間黏附分子等相互作用9。從功能方面來(lái)說(shuō)，merlin蛋白可以連接細(xì)胞骨架和特定的細(xì)胞膜蛋白，從而影響肌動(dòng)蛋白重組活性。Merlin蛋白具有休眠和活化兩種狀態(tài)，只有處于活化狀態(tài)時(shí)，merlin才能實(shí)現(xiàn)其腫瘤抑制功能10，但Merlin蛋白的休眠和活化兩種狀態(tài)在一定的條件下是可以相互轉(zhuǎn)變的。merlin蛋白是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)具有腫瘤抑制作用的蛋白質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)其編碼基因發(fā)生突變時(shí)，merlin蛋白失活，其生長(zhǎng)抑制功能喪失，最終導(dǎo)致腫瘤的形成。目前的研究認(rèn)為merlin蛋白是通過(guò)與各種細(xì)胞蛋白和重要因子進(jìn)行相互作用，從而起到調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和抑制腫瘤形成的作用。其中，merlin蛋白第518位絲氨酸是影響merlin活性的重要位點(diǎn)。Ezrin蛋白也是ERM家族成員之一，與merlin蛋白同屬于4.1蛋白超家族成員，因此兩者之間具有高度的同源性。目前ezrin是ERM蛋白家族中研究最多的一個(gè)成員活化的ezrin蛋白具有連接細(xì)胞膜與肌動(dòng)蛋白絲參與控制細(xì)胞的形態(tài)建成、 黏附、運(yùn)動(dòng)及為細(xì)胞的增殖和生存轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)信號(hào)等功能。多項(xiàng)研究表明 ezrin的表達(dá)水平與多種腫瘤的侵襲力、 轉(zhuǎn)移 、臨床預(yù)后有密切關(guān)系。在生理水平下ezrin蛋白在細(xì)胞中有休眠和激活兩種狀態(tài)，ezrin蛋白的活化主要有兩種途徑：即C端的蘇氨酸磷酸化和N端與磷脂酰肌醇二磷酸鹽的結(jié)合。Ezrin蛋白具有多種生理活性，它能參與維持細(xì)胞形態(tài)和生長(zhǎng)的調(diào)控，還參與細(xì)胞信號(hào)的傳導(dǎo)，并與細(xì)胞之間的粘附有重要的聯(lián)系，這對(duì)于誘導(dǎo)腫瘤的侵襲是密切相關(guān)的。Ezrin蛋白還可以阻斷病毒的逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制。2.2.2 PKA和PAK1對(duì)于Merlin蛋白磷酸化的機(jī)制研究表明，Merlin 的磷酸化對(duì)于腫瘤起著相當(dāng)重要的重要。Kissil等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了PKA和PAK1分別可以對(duì)merlin進(jìn)行磷酸化，這兩個(gè)磷酸化的過(guò)程是相對(duì)獨(dú)立的11。Merlin蛋白第518位的絲氨酸可以別磷酸化，磷酸化后的merlin和ezrin結(jié)合形成二聚體，從而使merlin從生長(zhǎng)抑制因子轉(zhuǎn)變?yōu)樯L(zhǎng)促進(jìn)因子，促進(jìn)腫瘤的形成。實(shí)驗(yàn)表明，merlin的絲氨酸和蘇氨酸殘基上能被磷酸化，且磷酸化的狀況隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)情況的不同而不一樣，在細(xì)胞密度低的情況下merlin被磷酸化，而在高細(xì)胞密度，漿液缺乏，或者細(xì)胞間失去粘附性的情況下merlin發(fā)生去磷酸化 12。這就與細(xì)胞的生長(zhǎng)情況相一致了，merlin是生長(zhǎng)抑制因子，被磷酸化以后和ezrin結(jié)合形成二聚體，成為了生長(zhǎng)促進(jìn)因子，所以在低細(xì)胞密度時(shí)磷酸化促進(jìn)細(xì)胞增殖，而高細(xì)胞密度時(shí)去磷酸化發(fā)揮抑制細(xì)胞增殖的作用。那么，PKA和PAK1是如何磷酸化merlin的呢？PAK1是Rac和Cdc42的共同的下游靶因子，merlin的磷酸化是被活化的Rac和Cdc42所誘導(dǎo)的，但卻不能被Rho所誘導(dǎo)。Rac誘導(dǎo)的位點(diǎn)是merlinC末端的518絲氨酸位點(diǎn) 13，這一位點(diǎn)是Rac和Cdc42的共同的下游的靶位點(diǎn)，能被PAK1所磷酸化，且最新的研究表明，merlin能夠直接和PAK1作用從而抑制PAK1的活性。這就說(shuō)明了merlin既能被PAK1磷酸化，即被Rac/Cdc42這條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路所調(diào)控，又能作為這條通路的抑制因子來(lái)調(diào)節(jié)這條通路14。而研究表明PKA的磷酸化作用是通過(guò)蛋白AKAPs來(lái)實(shí)現(xiàn)的，Kissil等的實(shí)驗(yàn)證明了merlin通過(guò)和PKA的一個(gè)調(diào)節(jié)亞基RI的結(jié)合被磷酸化的15，并且細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外的實(shí)驗(yàn)都表明merlin可以作為PKA的底物直接被PKA磷酸化16。更進(jìn)一步說(shuō)，merlin的絲氨酸518位點(diǎn)的磷酸化能夠促進(jìn)merlin和ezrin的結(jié)合作用，這對(duì)與腫瘤的形成具有重要意義。2.2.3 Merlin通路與腫瘤Merlin蛋白本是動(dòng)物體內(nèi)所存在的細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制因子，它的激活能夠抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化等過(guò)程。PKA和PAK1通過(guò)對(duì)merlin蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基的磷酸化作用，使merlin蛋白與ezrin蛋白結(jié)合形成二聚體，從而使merlin從細(xì)胞生長(zhǎng)抑制因子轉(zhuǎn)變?yōu)樯L(zhǎng)促進(jìn)因子，從而促進(jìn)腫瘤的形成。和merlin通路有關(guān)的腫瘤主要是胰腺癌，前列腺癌，子宮內(nèi)膜癌等腫瘤，因而對(duì)于這一通路的研究可能對(duì)這些腫瘤的治療產(chǎn)生積極的影響。 PKA磷酸化MERLIN蛋白過(guò)程162.3 MAPK通路與腫瘤2.3.1MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路的簡(jiǎn)述絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）級(jí)聯(lián)信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，它將細(xì)胞外刺激信號(hào)傳遞至細(xì)胞核，參與細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化等一系列生理過(guò)程，并在細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化和腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。17研究表明， 激該通路的外源刺激信號(hào)很多， 包括細(xì)胞因子、 生長(zhǎng)因子、 神經(jīng)遞質(zhì)、 激素、 細(xì)胞應(yīng)激和細(xì)胞粘附等。該通路被活化后可磷酸化核轉(zhuǎn)錄因子和其它蛋白激酶、 磷脂酶、 細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白等多種底物， 調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄， 進(jìn)而參與細(xì)胞生長(zhǎng)、 發(fā)育、 分裂及細(xì)胞間的功能同步等多種生理過(guò)程。MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路是廣泛存在于各種細(xì)胞中的一條信號(hào)傳導(dǎo)途徑，能對(duì)多種細(xì)胞外刺激發(fā)生反應(yīng)，是將哺乳動(dòng)物細(xì)胞外信號(hào)進(jìn)行整合處理并轉(zhuǎn)導(dǎo)成為一種細(xì)胞反應(yīng)的主要機(jī)制。組成 MAPK通路的 MAPK s 及其上游調(diào)節(jié)激酶共同組成一個(gè)功能單位，作為上游輸入信號(hào)與多種輸出信號(hào)的橋梁，此功能單位通常由3種激酶組成，它們是MAPK激酶激 酶 ( MAPK kinase kinase ，MKKK)、MAPK激酶 ( MAPK kinase ，MKK) 、MAPK，它們的反應(yīng)順序是MKKK一MKK一MAPK,這樣就建立了一系列激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)18。MAPK可被特定的MEK在蘇酪氨酸雙位點(diǎn)磷酸化和激活 ，MEK又可被特定的MEKK在蘇絲氨酸雙位點(diǎn)磷酸化和激活。然而每一種MEK可被至少一種ME K K激活，每一種 MA P K又可被不同的MEK激活，因而增加了MAP K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的復(fù)雜性，也使 MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)構(gòu)成一復(fù)雜的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。MAPK又稱ERK( extraeelluar - regulated kinase ) ，被MAPKK磷酸化后有3種可能的去向：1 )停留在細(xì)胞質(zhì)中，激活一系列其它蛋白激酶；2 )在細(xì)胞質(zhì)中使細(xì)胞骨架成分磷酸化；3 )進(jìn)入細(xì)胞核，通過(guò)磷酸化轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控基因的表達(dá)18,19。根據(jù)MA P K活性環(huán)內(nèi)的Thr - X-T yr序列的不同，哺乳動(dòng)物細(xì)胞中MAPK通路可分為ERK，c-J u n氨基端激酶( c-Jun N-ter minal kinase ，JNK) 應(yīng)激活化蛋白激酶 ( st rss actived protein kinase，SAPK) ， p38MAPK和ERKSBMK1( big MAP kinase1 )等亞族。以上幾種MAPK均在蛋白激酶VIII亞區(qū)得蘇氨酸和酪氨酸位點(diǎn)被雙重磷酸化，從而發(fā)揮其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的生物學(xué)效應(yīng)。而PAK和PAK1作為這些激酶的磷酸化的激酶對(duì)于MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路起到重要的作用。2.3.2 PKA和PAK1磷酸化對(duì)于MAPK激酶磷酸化的機(jī)制 與細(xì)胞外基質(zhì)的粘附能夠傳達(dá)位置和形態(tài)的許多信息從而能夠影響細(xì)胞對(duì)于可溶性因子的多種反應(yīng)，這樣細(xì)胞的粘附就能調(diào)節(jié)細(xì)胞的多種行為21-23。而對(duì)于MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)的活性的影響就屬于粘附介導(dǎo)的細(xì)胞活性的調(diào)節(jié)。我們發(fā)現(xiàn)了在非粘附細(xì)胞中用生長(zhǎng)因子片段刺激后，酪氨酸受體磷酸化、GTP負(fù)載Ras會(huì)高效的發(fā)生，這樣一來(lái)，激酶Raf，MEK和MAPK的下游就被阻滯了24-25。PKA在許多種的細(xì)胞中都是增殖的阻滯因子，活化的PKA能夠分解細(xì)胞骨架26-27，而最新研究表明，一個(gè)完整的細(xì)胞骨架，特別是皮層和外層得肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)對(duì)于生長(zhǎng)因子對(duì)MAPK的錨定依賴的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是特別重要的28。這就說(shuō)明PKA1對(duì)于MAPK通路的調(diào)節(jié)具有重要的作用。進(jìn)一步的研究表明，在非粘附細(xì)胞中的生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路能被具有活性的Cdc42所修復(fù)，Cdc42屬于Rho酶家族的一種GTP酶，能夠調(diào)節(jié)皮質(zhì)肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu)29。認(rèn)為Cdc42的潛在的效應(yīng)物是PAK1，PAK1能夠被Cdc42和Rac所激活來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)，通過(guò)改變皮質(zhì)的肌動(dòng)蛋白30。而且，PAK1也能夠直接的調(diào)節(jié)MAPK通路的組成來(lái)調(diào)節(jié)這一通路，特別是調(diào)節(jié)Raf和MEK這兩個(gè)酶的活性，此過(guò)程是通過(guò)PAK磷酸化這些酶來(lái)實(shí)現(xiàn)的31-32。這說(shuō)明了 PAK1對(duì)于MAPK通路具有重要的調(diào)節(jié)作用。并且有實(shí)驗(yàn)證明，PKA和PAK1之間可以通過(guò)相互之間的作用，來(lái)對(duì)這一通路進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：在細(xì)胞中，PKA可以調(diào)節(jié)PAK1的活性。關(guān)于MAPK通路的最新的研究有如下的結(jié)論：1.抑制PKA的活性能夠激活MAPK通路的活性，且這一過(guò)程是瞬時(shí)的。2.細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的分離能激活PKA1的活性，而PKA能夠分解細(xì)胞骨架的肌動(dòng)蛋白。3.抑制PKA的活性在與細(xì)胞外基質(zhì)分離的細(xì)胞中能夠阻礙酪氨酸的脫磷酸化作用并阻礙FAK1和paxillin的分離，這說(shuō)明了抑制PKA的活性可能延遲分離誘導(dǎo)的粘附相關(guān)蛋白復(fù)合物的失活和分解，這可能調(diào)節(jié)MAPK通路的效率。4.活化的PAK1能夠促進(jìn)粘附非依賴MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路的傳導(dǎo)，而在細(xì)胞中，PKA可以通過(guò)磷酸化PAK1來(lái)抑制PAK1的活性。5.PKA1的活性的抑制和PAK1的激活通過(guò)協(xié)同作用來(lái)共同調(diào)節(jié)MAPK這一細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路，而非單純的影響，它們之間通過(guò)影響多條信號(hào)傳導(dǎo)通路來(lái)調(diào)節(jié)MAPK這一通路33。2.3.3 MAPK通路與腫瘤 MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，該通路被活化后可磷酸化核轉(zhuǎn)錄因子和其它蛋白激酶、 磷脂酶、 細(xì)胞骨架結(jié)合蛋白等多種底物， 調(diào)節(jié)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄， 進(jìn)而參與細(xì)胞生長(zhǎng)、 發(fā)育、 分裂等活動(dòng)。PKA和PAK1是通過(guò)不同的途徑對(duì)這一通路產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，從而對(duì)腫瘤的形成產(chǎn)生一定的影響。如下圖所示，PKA和PAK1調(diào)節(jié)MAPK通路的活性，能夠?qū)Χ喾N的腫瘤都產(chǎn)生一定的影響。因此，對(duì)這一通路的研究能夠使我們對(duì)多種腫瘤的治療提出全新的思路。 PKA 和PAK1與MAPK通路的關(guān)系 333. 小結(jié)與展望 目前的研究認(rèn)識(shí)到PKA和PAK1的磷酸化作用對(duì)于多條的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路都具有相當(dāng)重要的作用，它們的磷酸化作用能夠激活多條細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路的活化，從而影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分化的過(guò)程，對(duì)生物體內(nèi)多種酶的活性的激活都具有重要的作用。最新的科學(xué)研究表明，PKA和PAK1的磷酸化作用與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有密切的聯(lián)系，因此，未來(lái)對(duì)于PKA和PAK1的研究主要發(fā)展方向是在腫瘤這一領(lǐng)域，PKA和PAK1磷酸化的研究對(duì)于今后腫瘤的治療具有重要的意義，它可能從與現(xiàn)在不同個(gè)角度來(lái)提出最新的治療方法，從而達(dá)到治療效果。未來(lái)也可能研究出更過(guò)關(guān)于PKA和PAK1的信號(hào)傳導(dǎo)通路的機(jī)制，從而對(duì)疾病的治療尤其是對(duì)腫瘤的治療提出更好的方法。參考文獻(xiàn)： 1 Nishizuka YStudies and perspectives of protein kinase C Science，1986 ，233 ( 4761 ) ：305 2 Naviglio S，Caraglia M，Abbruzzese A，et al. 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