丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路在恶性肿瘤中的研究现状

鲁明骞综述 孔庆志审校

丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPKs)是细胞内重要的信号传导通路之一，在细胞的增殖、分化、凋亡、血管生成、炎症和应激反应中发挥着重要作用。目前研究发现MAPKs通路主要包括以下4种类型:c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38激酶、细胞外信号调节蛋白激酶(ERK)和大丝裂原活化蛋白激酶(BMK1/ERK5)。其中JNK与细胞应激和细胞凋亡关系密切，其功能主要是介导前凋亡信号、生长抑制信号和炎症反应。p38除有JNK作用外，也可诱导抗凋亡、增生和细胞生存信号的作用，能抑制p38MAPK活性，在TNF-α刺激的人中性粒细胞IL-8超氧阴离子趋化剂诱导的化学趋化性过程中，几乎有完全制止作用［1］。ERK与细胞增殖具有相关性，能调节细胞生长、生存，同时具备促进细胞的诱导分化作用，BMK1/ERK5可能与细胞增殖、细胞周期等关系密切。在恶性肿瘤的发生中，MAPKs与多种恶性肿瘤有关［2］，现将MAPKs与恶性肿瘤关系的研究综述如下。

1 JNK通路与恶性肿瘤

JNK最早是从环己亚胺处理的大鼠肝脏组织中分离出来的，是1种细胞膜结合蛋白酶。JNK/SAPK信号通路可被应激刺激物(如紫外线、热休克、高渗刺激及蛋白合成抑制剂等)、细胞因子(TNFα，IL-1)、生长因子(EGF)和某些G蛋白偶联的受体等激活。目前发现JNK有3种异构体:JNK1、JNK2和JNK3，外界刺激可通过Ras依赖的或非Ras依赖的2条途径激活JNK通路，小分子G蛋白Ras超家族的成员之一Rho可能也是JNK激活的上游信号传导因子［3］。Rho蛋白Rac及cdc42的作用可能是与p21激活的丝/苏氨酸激酶PAK结合，通过其自身磷酸化，从而被激活，而活化的PAK进一步使JNK激活，从而发挥作用。现有研究证实，双特异性激酶JNK Kinase(JNKK)是JNK/SAPK的上游激活物之一，包括 MKK4(JNKK1)、MKK7(JNKK2)，其中MKK7(JNKK2)可通过作用于酪氨酸位点而特异性地被激活JNK［4］，而MKK4则作用于苏氨酸位点，并可同时激活JNK1和 p38 2条途径。JNKK的上游激活物为 MEKK，MEKK1在体外过表达时可激活MEK，但MEKK1在体内主要通过高度选择性地磷酸化MKK4，从而激活JNK。MEKK2也可通过MKK4激活JNK和p38通路。JNK/SAPK接受上游信号而被激活后，可以进一步使核内的转录因子c-Jun氨基末端63及73位的丝氨酸残基磷酸化，后激活c-Jun而增强其转录活性。Altiok等［5］研究表明在高浓度雌二醇存在时，JNK能诱导雌激素依赖的乳腺癌细胞发生凋亡。

2 p38通路与恶性肿瘤

p38 MAPK是1993年Brewster等在研究高渗环境对真菌的影响时发现的［6］，由360个氨基酸残基组成的相对分子量为38 KD的蛋白。以后又发现它也存在于哺乳动物的细胞内，p38 MAPK通路的激活剂与JNK通路相似。一些能够激活JNK的促炎因子(TNFα、IL-1)、应激刺激(UV、H2O2、热休克、高渗与蛋白合成抑制剂)也可激活p38，此外，p38还可被脂多糖及G+细菌细胞壁成分所激活。p38信号通路也由三级激酶链组成，其上游激活物为 MKK3、MKK4及 MKK6，与 MKK4不同，MKK3、MKK6仅特异性激活p38［7］。体外细胞转染实验表明，MEKK2、MEKK3可通过激活MKK4同时激活JNK和p38，而MEKK3通过激活MKK3特异性激活 p38。P38常见的异构体有 p38α、p38β2、p38γ和p38δ，不同的p38异构体对同一刺激可有不同的反应，IL-1对p38的激活明显强于p38β，TNF1-α使p38活性达到高峰的时间明显短于使p38β达到高峰的时间［8］。不同的异构体对底物的作用也具有选择性，p38β2对ATF2的磷酸化作用明显强于p38，p38γ可以磷酸化ATF2，但却不能激活MAPKAP-K2和MAPKAP-K3［9］;不同的异构体与不同的上游激酶偶联，MKK6可以激活 p38α、p38β2、p38γ，而 MKK3仅能激活p38α、p38γ。p38 通路的激活与恶性肿瘤有关［10］，研究发现，在乳腺癌侵袭及转移过程中，p38起着关键性作用［11］。Kim等［12］在用异黄酮作用于宫颈癌SiHa和Hela细胞系时，发现异黄酮能降低AKT和ERK1/2和p38的磷酸化，同时通过抑制活化的ERK1/2和p38 MAPK激活可以抑制宫颈癌SiHa和Hela细胞的生长。

3 ERK通路与恶性肿瘤

ERK(Extracellular signal regulated kinase)是1986年 Sturgill等首先发现的一类丝/苏氨酸蛋白激酶，是传递丝裂原信号的信号转导蛋白。它常存在于胞浆中，当其激活后转位至细胞核内，调节转录因子活性，产生细胞效应。目前已知的ERK家族有5个亚族，包括ERK1至ERK5。受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联的受体和部分细胞因子均可激活ERK信号传导途径。生长因子与细胞膜上的特异受体结合，可使受体形成二聚体，二聚化的受体使其自身激活，受体上磷酸化的酪氨酸又与位于细胞上的生长因子受体结合蛋白2(Grb2)的SH2结构域结合，而Grb2的SH3结构域则同时与鸟苷酸交换因子SOS结合，后者使小分子鸟苷酸结合蛋白Ras的GDP解离而结合GTP，从而激活Ras。激活的Ras进一步与丝/苏氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端结合，激活Raf-1。ERKs调节着细胞的增殖、分化和存活，是多种生长因子(EGF、NGF、PDGF等)的下游蛋白。ERK和其信号途径在肿瘤侵袭和转移过程中起中介和放大信号的作用，一方面接受大量来自生长因子、丝裂原、环境刺激等的信号，另一方面通过ERK信号级联反应作用于核转录因子如AP-1、NF-кB等，调控基因表达。在许多人类的癌症(如口腔癌、黑色素瘤 、乳腺癌等)中都可发现ERK的过度激活。目前，已开始寻找针对ERK途径中各个环节的抑制物，用以切断信号传导的途径，从而达到治疗疾病的目的。一些实验数据显示这种治疗方法由于毒副作用小而明显优于传统的化学疗法。McCubrey等［13］在黑色素瘤、结肠癌、卵巢癌中等多种恶性肿瘤中发现了Ras突变，突变的B-Raf蛋白第600位缬氨酸残基转变为谷氨酸残基(V600E)，导致下游MEK和ERK的异常活化，引起细胞增殖。共轭亚油酸(CLA)可通过下调Raf-1的表达水平和ERK1/2的磷酸化水平，抑制人结肠癌细胞系Caco-2的增殖［14］。

Frogne等［15］在研究对雌激素受体拮抗剂氟维斯群耐药的MCF-7细胞株时，发现ErbB-1～ErbB3表达升高，ERK表达上调，而EGFR受体抑制剂gefitinib作用于细胞株后，癌细胞生长受抑制，ERK表达下调;ERK抑制剂U0126作用于细胞株后，癌细胞同样生长受阻，表明ERK通路与乳腺癌细胞生长有关。

4 BMK1/ERK5与恶性肿瘤

目前ERK5通路只发现1个ERK5/BMK1亚型能被TNF-α、H2O2、细胞外高渗等所刺激激活，证明了该通路可能也参与某些条件下的炎症反应调控。p38和BMK1在TNF-α诱导c-jun转录的调控中具有相互协同作用。p38通路能上调MEF2A的转录活性，而BMK1可上调MEF2D的转录活性。TNF-α可通过分别激活p38和BMK1，使MEF2A和MEF2D磷酸化，从而诱导MEF2A/MEF2D异源二聚体的形成。Sticht等［16］研究发现ERK5通路的激活与口腔鳞状细胞癌淋巴结转移密切关系。BMK1通路除传导应激信号外，还可介导由表皮生长因子受体(EGFR)刺激而引起的增殖效应。

综上所述，MAPK信号传导通路作为功能多样的信号传导系统，细胞外的不同刺激可产生不同的MAPKs信号传导通路，通过其相互调控而介导不同的细胞生物学反应，在细胞增殖、分化、转化、凋亡等中发挥着重要作用。随着人们对信号传导通路的了解不断深入，对单克隆载体的不断改进和基因芯片的应用，MAPK在恶性肿瘤传导中的作用将得到进一步研究。

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