絲裂原活化蛋白激酶信號傳導通路在惡性腫瘤中的研究現狀

魯明騫綜述 孔慶志審校

絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)是細胞內重要的信號傳導通路之一，在細胞的增殖、分化、凋亡、血管生成、炎癥和應激反應中發揮著重要作用。目前研究發現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、細胞外信號調節蛋白激酶(ERK)和大絲裂原活化蛋白激酶(BMK1/ERK5)。其中JNK與細胞應激和細胞凋亡關系密切，其功能主要是介導前凋亡信號、生長抑制信號和炎癥反應。p38除有JNK作用外，也可誘導抗凋亡、增生和細胞生存信號的作用，能抑制p38MAPK活性，在TNF-α刺激的人中性粒細胞IL-8超氧陰離子趨化劑誘導的化學趨化性過程中，幾乎有完全制止作用［1］。ERK與細胞增殖具有相關性，能調節細胞生長、生存，同時具備促進細胞的誘導分化作用，BMK1/ERK5可能與細胞增殖、細胞周期等關系密切。在惡性腫瘤的發生中，MAPKs與多種惡性腫瘤有關［2］，現將MAPKs與惡性腫瘤關系的研究綜述如下。

1 JNK通路與惡性腫瘤

JNK最早是從環己亞胺處理的大鼠肝臟組織中分離出來的，是1種細胞膜結合蛋白酶。JNK/SAPK信號通路可被應激刺激物(如紫外線、熱休克、高滲刺激及蛋白合成抑制劑等)、細胞因子(TNFα，IL-1)、生長因子(EGF)和某些G蛋白偶聯的受體等激活。目前發現JNK有3種異構體: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結合，通過其自身磷酸化，從而被激活，而活化的PAK進一步使JNK激活，從而發揮作用?，F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在體外過表達時可激活MEK，但MEKK1在體內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，可以進一步使核內的轉錄因子c-Jun氨基末端63及73位的絲氨酸殘基磷酸化，后激活c-Jun而增強其轉錄活性。Altiok等［5］研究表明在高濃度雌二醇存在時，JNK能誘導雌激素依賴的乳腺癌細胞發生凋亡。

2 p38通路與惡性腫瘤

p38 MAPK是1993年Brewster等在研究高滲環境對真菌的影響時發現的［6］，由360個氨基酸殘基組成的相對分子量為38 KD的蛋白。以后又發現它也存在于哺乳動物的細胞內，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+細菌細胞壁成分所激活。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］。體外細胞轉染實驗表明，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常見的異構體有 p38α、p38β2、p38γ和p38δ，不同的p38異構體對同一刺激可有不同的反應，IL-1對p38的激活明顯強于p38β，TNF1-α使p38活性達到高峰的時間明顯短于使p38β達到高峰的時間［8］。不同的異構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］;不同的異構體與不同的上游激酶偶聯，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［10］，研究發現，在乳腺癌侵襲及轉移過程中，p38起著關鍵性作用［11］。Kim等［12］在用異黃酮作用于宮頸癌SiHa和Hela細胞系時，發現異黃酮能降低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等首先發現的一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，是傳遞絲裂原信號的信號轉導蛋白。它常存在于胞漿中，當其激活后轉位至細胞核內，調節轉錄因子活性，產生細胞效應。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蛋白偶聯的受體和部分細胞因子均可激活ERK信號傳導途徑。生長因子與細胞膜上的特異受體結合，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胞上的生長因子受體結合蛋白2(Grb2)的SH2結構域結合，而Grb2的SH3結構域則同時與鳥苷酸交換因子SOS結合，后者使小分子鳥苷酸結合蛋白Ras的GDP解離而結合GTP，從而激活Ras。激活的Ras進一步與絲/蘇氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端結合，激活Raf-1。ERKs調節著細胞的增殖、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、環境刺激等的信號，另一方面通過ERK信號級聯反應作用于核轉錄因子如AP-1、NF-кB等，調控基因表達。在許多人類的癌癥(如口腔癌、黑色素瘤 、乳腺癌等)中都可發現ERK的過度激活。目前，已開始尋找針對ERK途徑中各個環節的抑制物，用以切斷信號傳導的途徑，從而達到治療疾病的目的。一些實驗數據顯示這種治療方法由于毒副作用小而明顯優于傳統的化學療法。McCubrey等［13］在黑色素瘤、結腸癌、卵巢癌中等多種惡性腫瘤中發現了Ras突變，突變的B-Raf蛋白第600位纈氨酸殘基轉變為谷氨酸殘基(V600E)，導致下游MEK和ERK的異?；罨?，引起細胞增殖。共軛亞油酸(CLA)可通過下調Raf-1的表達水平和ERK1/2的磷酸化水平，抑制人結腸癌細胞系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細胞株時，發現ErbB-1～ErbB3表達升高，ERK表達上調，而EGFR受體抑制劑gefitinib作用于細胞株后，癌細胞生長受抑制，ERK表達下調;ERK抑制劑U0126作用于細胞株后，癌細胞同樣生長受阻，表明ERK通路與乳腺癌細胞生長有關。

4 BMK1/ERK5與惡性腫瘤

目前ERK5通路只發現1個ERK5/BMK1亞型能被TNF-α、H2O2、細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調控。p38和BMK1在TNF-α誘導c-jun轉錄的調控中具有相互協同作用。p38通路能上調MEF2A的轉錄活性，而BMK1可上調MEF2D的轉錄活性。TNF-α可通過分別激活p38和BMK1，使MEF2A和MEF2D磷酸化，從而誘導MEF2A/MEF2D異源二聚體的形成。Sticht等［16］研究發現ERK5通路的激活與口腔鱗狀細胞癌淋巴結轉移密切關系。BMK1通路除傳導應激信號外，還可介導由表皮生長因子受體(EGFR)刺激而引起的增殖效應。

綜上所述，MAPK信號傳導通路作為功能多樣的信號傳導系統，細胞外的不同刺激可產生不同的MAPKs信號傳導通路，通過其相互調控而介導不同的細胞生物學反應，在細胞增殖、分化、轉化、凋亡等中發揮著重要作用。隨著人們對信號傳導通路的了解不斷深入，對單克隆載體的不斷改進和基因芯片的應用，MAPK在惡性腫瘤傳導中的作用將得到進一步研究。

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