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1、细胞增殖、分化与凋亡的调控细胞增殖、分化与凋亡的调控通路及其异常通路及其异常细胞增殖细胞增殖是生命的基本特征，种族繁衍、个体发育、机体修复等都离不开细胞增殖。初生婴儿有1012个细胞，成人1014个，约200种类型。成人体内每秒钟有数百万新细胞产生，以补偿衰老和死亡的细胞。动物任何组织细胞进行分裂增殖，都受细胞周期细胞周期调节系统的调节，也受个体发育不同阶段的发育调节。这些调节的基础是基因按一定的时间和空间顺序选择性地进行表达。20世纪70年代Leland Hartwell提出了“细胞周期检验点”（cell cyclecheckpoint）概念。最先找到了用于研究真核细胞周期的合适模型酵母细胞
2、，通过研究他进一步提出了细胞分裂基因的概念，即cdccdc(cell division (cell division cycle)cycle)基因。基因。20世纪80年代Tim Hunt发现周期蛋白周期蛋白 (cyclincyclin)。1990年，Paul Nurse发现周期蛋白依赖性蛋白激酶周期蛋白依赖性蛋白激酶（cyclin-dependent kinasecyclin-dependent kinase，CDKCDK）。2001年10月8日美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而荣获诺贝尔生理医学奖。第一节第一节
3、生长因子信号转导活化细胞周期进生长因子信号转导活化细胞周期进程是程是细胞增殖细胞增殖的分子机制的分子机制一、细胞经历细胞周期而增殖一、细胞经历细胞周期而增殖 Figure A.1.Cell Cycle.G1期（期（first gap phase）：）：限制点（限制点（restriction point,R点）；点）；继继 续增殖，续增殖，进入进入G0期，期，停止增殖。停止增殖。S期（期（synthetic phase）:DNA复制，与组蛋白包装成染色质，合复制，与组蛋白包装成染色质，合 成成PCNA（proliferating cell nuclear antigen）G2期（期（second
4、 gap phase）：）：染色质螺旋化，合成染色质螺旋化，合成MPF。M期（期（mitotic phase）：）：有丝分裂。有丝分裂。MG1SG2G0cyclinD1,D2,D3+CDK2,4,5,6cyclinE+CDK2cyclinA+CDK2cyclinA,B+cdc2R细胞周期的稽查点细胞周期的稽查点稽查点(checkpoint)限制点（restrictionpoint）细胞周期四个稽查点：G1SSG2G2MMG1二、有许多蛋白质参与调控细胞周期进程二、有许多蛋白质参与调控细胞周期进程Cyclin周期素或周期蛋白Cdk：cyclin-dependentkinaseCKI：（一）周期蛋
5、白和周期蛋白依赖性激酶复合物驱动细胞周期进展ComplexofcyclinA(yellow)withcyclindependentkinase2.MoleculeATPishighlightedintheactivesiteoftheCDK2.Cyclin：周期蛋白或周期素1.受生长因子的诱导表达；2.泛素介导的其蛋白质降解；3.含有周期蛋白框(cyclinbox)的一致性共有序列，是周期蛋白依赖激酶Cdk的调节亚单位。Cyclinbox：一段含有约100个氨基酸序列的区域，是介导周期蛋白与Cdk催化亚基结合的关键部位。Cdk是组成型表达的核内丝-苏氨酸蛋白激酶。在细胞周期不同时相中，不同的c
6、yclins的集聚与相应CDKs结合并被激活。CDK激活的底物主要有RB、转录因子、组蛋白、细胞结构蛋白等，具有促进细胞周期时相转变、启动DNA合成、运行细胞分裂、推进细胞周期运行的重要功能。CDK1;cyclinA,cyclinBCDK2;cyclinA,cyclinECDK3CDK4;cyclinD1,cyclinD2,cyclinD3CDK5;CDK5R1,CDK5R2.CDKL5.CDK6;cyclinD1,cyclinD2,cyclinD3CDK7;cyclinHCDK8;CDK9;cyclinT1,cyclinKCDK10CDK11(CDC2L2);CDK12(CRKRS);CDK
7、13(CDC2L5);A list of CDKs with their regulator protein,cyclin or otherStructureofpCDK2(ingreen)incomplexwithcyclinE1(incyan)withthe20-amino-acidsequence(residues230249)thatareinvolvedincentrosomelocalisation(MatsumotoandMaller,2004)showninred.ThePSTAIRE(C-)helixandtheactivationsegment,thetwomajorreg
8、ionsofcontactbetweenpCDK2andcyclinE1,areshowninmagenta.（二）（二）CKI抑制抑制Cdk及及Cyclin-Cdk复合物的活性复合物的活性Cyclin-dependentkinaseinhibitorsCKI分两类：1.Cdk4/Cdk6抑制因子家族有P15、P16、P18、P19等。抑制CyclinD与Cdk4/Cdk6结合，及其复合物的激酶活性。2.Cip/Kip家族Cytokine-inducibleprotein/kinaseinteractingprotein有P21、P27、P57等。是细胞接受到接触抑制、DNA损伤、低氧及某些细
9、胞因子等信号后的产物；与Cyclin-Cdk复合物结合，抑制它们的活性。1.Cdk4/Cdk6抑制因子抑制因子抑制因子抑制因子家族2.2.Cip/KipCip/Kip家族家族家族家族（三）（三）Rb蛋白蛋白与转录因子与转录因子E2F-DP1的结合对的结合对G1期期产生负调节作用产生负调节作用Retinoblastoma protein(pRborRb)Pocket protein familyconsistsofthreeproteins：RB（P105RB）、P107和P130。RbRb蛋白蛋白蛋白蛋白Rb/E2F families.ThereareonlytwomembersofE2Fin
10、fliescomparetoeightinmammals.游离的E2F-DP1活化靶基因转录，包括：核苷酸及DNA合成酶的基因；周期蛋白D、E、A、Cdk2等；某些癌基因；E2F基因本身。（四）使Cdk磷酸化和去磷酸化的酶也调节Cdk的活性CDK1的调节与活化;CAK=CDK1-Activiting Kinase（五）泛素（五）泛素-蛋白酶体介导蛋白质降解也起调节细胞蛋白酶体介导蛋白质降解也起调节细胞周期的作用周期的作用短命蛋白通过多泛素化途径降解，如Cyclin、P21、P27、E2F、Weel等。参与参与细胞周期调控的细胞周期调控的泛素连接酶泛素连接酶至少有两类至少有两类SCF（skp1-
11、cullin-F-boxprotein，三个蛋白构成的复合体）负责将泛素连接到G1/S期周期蛋白（D、E）和p21、p27、E2F、Weel上；APC(anaphasepromotingcomplex)负责将泛素连接到M期周期蛋白（A、B）上。三、调控蛋白协同作用调控细胞周期三、调控蛋白协同作用调控细胞周期（一）Cdk4/6和Cdk2的活化是限制点处调控的关键（二）Cdk1活化是G2M关卡处关键调控因素CyclinB在G1后期胞浆中合成，并在胞浆-胞核间穿梭，在核内与Cdk1结合形成复合物也加入穿梭行列，此时Cdk被磷酸化，无活性。在G2-M转折，Cdc25C被活化，使Cdk1的14位和15位
12、氨基酸残基去磷酸化，而活化CyclinB-Cdk1，后者磷酸化地物蛋白，如组蛋白1、核纤层蛋白、肌球蛋白等，使染色体致密，核膜解体，纺锤体开始形成等。（三）（三）APC介导的多泛素化蛋白降解是细胞离开介导的多泛素化蛋白降解是细胞离开M期进入期进入G1期的关键调控因素期的关键调控因素（四）DNA损伤关卡与G1及G2期停滞相关1.G2期的停滞涉及一系列的磷酸化过程Sensorproteins传感蛋白ATMATR（ATMandRad3related）Chk（checkpointkinase）Cdc25C-14-3-3核内胞浆核内的Cdk1不能被活化，停滞于G2。2.转录因子P53能使细胞停滞在G1期
13、和G2期四、生长因子等细胞外因素通过信号转导调控细胞周期（一）细胞从G0期进入细胞周期依赖多种生长因子的协同促进作用有的组织细胞在从分裂期向S期发展时，在G1期中断，形成G0期细胞群的组织（水晶体上皮和膀胱上皮等），有的组织细胞在从S期向分裂期发展时，以G2期那样的状态中断，形成G0期细胞群的组织（耳的上皮）。但是，即使几乎完全失去分裂能力的已分化的组织细胞通常也可依靠人工培养、人工致癌等方法恢复其分裂能力。因此，所有的分化细胞都是G0期，G0期只不过是细胞周期中G1期或G2期的无限延长，而不是细胞周期中G1期或G2期的中断和脱离。（二）G1期的细胞也需要生长因子促进细胞周期的进程第二节第二节
14、 细胞增殖异常与疾病细胞增殖异常与疾病Abnormal Cell Proliferation and Related of DiseaseAbnormal Cell Proliferation and Related of Disease裸鼠的结肠癌病理模型复制胃癌手术后肿瘤细胞转移患者（患者处于恶液质状态）瘤细胞为什么会发生？细胞增殖分化异常与相关疾病细胞增殖分化异常与相关疾病增殖异常增殖异常分化异常分化异常增殖分化异常增殖分化异常再生障碍性贫血再生障碍性贫血肥胖症肥胖症恶性肿瘤恶性肿瘤白癜风白癜风遗传性血红蛋白病遗传性血红蛋白病银屑病银屑病前列腺肥大前列腺肥大肌营养不良肌营养不良畸胎瘤畸胎
15、瘤动脉粥样硬化动脉粥样硬化先天畸形先天畸形家族性红细胞增多症家族性红细胞增多症X-X-连锁连锁-球蛋白缺乏症球蛋白缺乏症高高IgMIgM血症血症细胞周期异常与疾病细胞周期异常与疾病细胞周期异常与疾病细胞周期异常与疾病（Abnormal cell cycle&diseasesAbnormal cell cycle&diseases）细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。【DeregulationofcellcycleDeregulationofcellcycle】细胞周期的驱动失控（细胞周期的驱动失控（CyclinCyclin、CDKCDK和和C
16、DICDI表达异常）表达异常）监控（检查）机制受损（监控（检查）机制受损（TheimpairmentofcheckpointTheimpairmentofcheckpointsystemsystem）细胞增殖异常细胞增殖异常11细胞周期驱动机制失控细胞周期驱动机制失控 CyclinsCyclins的过表达（的过表达（Over expression of cyclins）肿瘤的发生与肿瘤的发生与cyclincyclin（D D、E E）过量表达有关。）过量表达有关。【CyclinDCyclinD1 1（Bcl-1Bcl-1）过表达原因）过表达原因】（原癌基因）（原癌基因）基因扩增（基因扩增（Cy
17、clinDCyclinD1 1过表达的主要机制）过表达的主要机制）乳腺癌、胃癌、食道癌存在乳腺癌、胃癌、食道癌存在CyclinDCyclinD1 1基因扩增过度。基因扩增过度。细胞增殖异常细胞增殖异常染色体倒位（染色体倒位（Chromosome inversion）CyclinDCyclinD1 1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下基因倒位于甲状旁腺启动子控制下CyclinDCyclinD1 1蛋白合成蛋白合成 染色体易位（染色体易位（Chromosome translocationChromosome translocation)甲状旁腺腺癌甲状旁腺腺癌 Bcl-1t(11:14)(q13:q3
18、2)Bcl-1t(11:14)(q13:q32)易位易位CyclinDCyclinD1 1受受IgIg重链基因增强子影响重链基因增强子影响 CyclinDCyclinD1 1表达表达（p15:q13p15:q13）CDKCDK表达异常表达异常主要见于主要见于CDKCDK4 4、CDKCDK6 6过表达。过表达。CDKCDK4 4+cyclinD+cyclinD结合结合CDKCDK4 4/cyclinDCDKs/cyclinDCDKs表达表达pRbpRbpRbpRb磷酸化磷酸化细胞增殖过度细胞增殖过度E2FGE2FG1 1/S/S过渡加速过渡加速【CyclinDCyclinD过表达致肿瘤机制过表
19、达致肿瘤机制】CyclinDCyclinD过表达过表达+生长因子生长因子CDKsCDKs瀑布效应瀑布效应细胞增殖过度细胞增殖过度易发生细胞癌变易发生细胞癌变细胞增殖异常细胞增殖异常基因突变基因突变CyclinDCyclinD11T T286286突变突变CyclinDCyclinD1 1泛素化受阻泛素化受阻CyclinDCyclinD1 1 可能细胞增殖异常细胞增殖异常 CDICDI表达不足和突变表达不足和突变肿瘤细胞中常出现肿瘤细胞中常出现CDICDI（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。InK4InK4失活失活【p16p16InK4InK4基因失活原因基因失活原因
20、】突变或缺失、染色体易位、突变或缺失、染色体易位、p16p16InK4InK4高度甲基化。高度甲基化。【MechanismMechanism】p16p16InK4InK4基因表达基因表达CDKCDK4 4与与cyclinDcyclinD结合结合 细胞周期处在细胞周期处在“易于易于”被启动状态被启动状态 易发生细胞癌变易发生细胞癌变 可能细胞增殖异常细胞增殖异常正常正常正常正常【MechanismMechanism】p53p53基因突变基因突变P21P21cip1cip1转录转录DNADNA受损细胞增殖受损细胞增殖 Kip/CipKip/Cip含量减少（含量减少（Deficientexpress
21、ionofKip/CipDeficientexpressionofKip/Cip）P21P21ciplcipl功能功能cyclins/CDKscyclins/CDKs活性活性细胞周期速度细胞周期速度 增殖细胞核抗原（增殖细胞核抗原（PCNAPCNA）阻滞阻滞DNADNA复制复制2.2.细胞周期监控机制受损细胞周期监控机制受损(Impairmentofcheckpointsystem)(Impairmentofcheckpointsystem)主要原因：主要原因：GG1 1/S/S、GG2 2/M/M检查点异常检查点异常失察结果：探测失察结果：探测DNADNA损伤功能降低损伤功能降低（如发现不了
22、（如发现不了DNADNA损伤，会导致基因缺失、易位、染色体重排等）损伤，会导致基因缺失、易位、染色体重排等）表表 人类肿瘤人类肿瘤p53p53基因突变热点和频率基因突变热点和频率肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点 肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点肺癌肺癌 56 15756 157，248248，273 273 前列腺癌前列腺癌 30 30 不确定不确定结肠癌结肠癌 50 17550 175，245245，248248，273 273 肝细胞癌肝细胞癌 45 24945 249食道癌食道癌 45 45 不确定不确定 胶质癌胶质癌 25 17525 175
23、、248248卵巢癌卵巢癌 44 273 44 273 乳腺癌乳腺癌 22 17522 175、248248、273273胰腺癌胰腺癌 44 273 44 273 子宫内膜癌子宫内膜癌 22 24822 248皮肤癌皮肤癌 44 24844 248、278 278 甲状腺癌甲状腺癌 13 24813 248、273273胃癌胃癌 41 41 不确定不确定 白血病白血病 12 17512 175、248248头颈鳞癌头颈鳞癌 37 248 37 248 宫颈癌宫颈癌 7 2737 273膀胱癌膀胱癌 34 280 34 280 软组织肉瘤软组织肉瘤 31 31 不确定不确定细胞增殖异常细胞增殖异
24、常 GG2 2/M/M交界处失察交界处失察 GG2 2/M/M交界处交界处 DNADNA双链断裂双链断裂激活激活DNADNA损伤检查点损伤检查点阻止细胞进入阻止细胞进入MM期期诱导修复基因转录诱导修复基因转录完成断裂的完成断裂的DNADNA修复修复失去失去GG2 2/M/M检查点的阻滞作用检查点的阻滞作用染色体发生重排、丢失染色体发生重排、丢失细胞增殖异常细胞增殖异常原发性血小板增多症（PT）临床症状：临床症状：临床症状：临床症状：以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴
25、有血 小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性 出血及血栓形成。出血及血栓形成。出血及血栓形成。出血及血栓形成。病因与机制：病因与机制：病因与机制：病因与机制：X X染色体遗传、染色体遗传、染色体遗传、染色体遗传、TGF-TGF-减少、减少、减少、减少、辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。良性前列腺增生 病因与机制：细胞凋亡出现下降，增殖不变，导致良性前列病因与机制：细胞凋亡出现下降，增殖不变，导致良性前列病因与机制：细胞凋亡出现下降，增殖
26、不变，导致良性前列病因与机制：细胞凋亡出现下降，增殖不变，导致良性前列 腺增生。腺增生。腺增生。腺增生。银屑病 病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和 受体的减少是引起受体的减少是引起受体的减少是引起受体的减少是引起 表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。第三节第三节 细胞分化调控细胞分化调控机制机制 细胞分裂后逐渐产生与来源细胞在结构和功能上有着稳定差异的过程即为分化（differentiation）。一、细胞分化的特点一、细胞分
27、化的特点1.稳定性：一旦确立，分化状态便稳定存在。2.全能性：共同来源于受精卵，并保留全部信息。3.选择性：基因表达呈选择性开闭，是不同分化细胞表型差异的原因。二、二、细胞细胞分化的机制分化的机制 分化是细胞内不同基因在不同发育阶段选择性激活的结果，细胞内不同基因在时空上有序表达的结果。1.“决定”先于分化细胞“决定”（determination）：有些基因永久性地关闭，另一些基因顺序表达，使细胞具备有某一特定方向分化的能力。多能干细胞（pluripotentcell）：具有多向分化潜能。2.细胞质在细胞决定中的作用细胞质决定子（cytoplasmicdeterminant）某些特殊细胞发育途
28、径的决定往往首先由细胞质控制。3.核质的相互作用细胞分化的基础是细胞核内基因组选择性地表达，而核内基因的活性又受核所在胞质环境的影响，是核质相互作用的结果。4.细胞间相互作用位置效应：细胞所在位置，与其他细胞间的关系。（1）细胞间直接接触进行信息传递；（2）细胞外基质、粘附分子、细胞因子的作用。三、干细胞与分化三、干细胞与分化干细胞（stemcell）：是一类增殖较慢，能自我维持增殖的细胞，具有定向分化的潜能。专能干细胞：干细胞分裂产生的子细胞只能分化为某一类型的细胞。多能干细胞：子细胞可以产生两种或两种以上类型的细胞。造血多能干细胞造血定向干细胞血细胞造血干细胞库四、调控细胞分化的信号通路四
29、、调控细胞分化的信号通路（一）（一）Ras-MAPKRas-MAPK信号传递途径信号传递途径 1.RPTK1.RPTK介导的信号转导介导的信号转导 许许多多细细胞胞因因子子受受体体具具有有酪酪氨氨酸酸蛋蛋白白激激酶酶（RPTKRPTK）活活性性，多多为为单单跨跨膜膜糖糖蛋蛋白白，目目前前已已发发现现5050多多种种，分分为为1414个个家家族族，以以非非活活性性形形式式结结合合于于细细胞胞表表面面，当当与与其其配配体体结结合合后后以以不不完完一一致致的的方方式式被被激激活活。胞胞外外只只有有一一个个配配体体结结合合部部位位的的RPTKRPTK，如如EGFREGFR、FGFRFGFR，配配体体结
30、结合合后后受受体体构构象象改改变变和和二二聚聚化化，导导致致膜膜内内激激酶酶的的活活化化；PDGFPDGF可可同同时时与与两两个个受受体体分分子子结结合合，因因而而同同时时发发生生二二聚聚化化与与活活化化；胰胰岛岛素素受受体体本本身身由由两两个个亚亚基基和和两两个个亚亚基基聚聚集集而而成成，两两个个亚亚基基与与配体结合引发配体结合引发亚基构象改变，无需寡聚化就可活化。亚基构象改变，无需寡聚化就可活化。RPTKRPTK胞浆区至少有胞浆区至少有1-31-3个酪氨酸残基，寡聚化后胞浆区激个酪氨酸残基，寡聚化后胞浆区激酶域相互靠近，发生自身磷酸化。自身磷酸化一方面使激酶酶域相互靠近，发生自身磷酸化。自
31、身磷酸化一方面使激酶活性显著增大，有能力催化其它靶蛋白的磷酸化；另一方面活性显著增大，有能力催化其它靶蛋白的磷酸化；另一方面Tyr-Tyr-为多种有为多种有SH2SH2或或PTBPTB结构域的下游信号传递分子提供识别结构域的下游信号传递分子提供识别和结合部位。和结合部位。RPTKRPTK活活化化后后以以两两种种方方式式向向细细胞胞内内传传递递信信息息：一一是是蛋蛋白白质质磷酸化；二是蛋白质磷酸化；二是蛋白质-蛋白质之间相互作用。蛋白质之间相互作用。无无论论何何种种方方式式，都都对对其其靶靶蛋蛋白白的的结结构构有有严严格格的的要要求求。正正如图如图1717所示，所示，RPTKRPTK活化后可结合
32、活化后可结合SH2SH2分子。分子。图17 活化的RPTK通过SH2/SH3分子传递信息不同机制（a）RPTK通通过过自自身身磷磷酸酸化化而而激激活活，与与PLC的的SH2结结合合，将其将其Tyr残基磷酸化使之活化残基磷酸化使之活化（b）活活化化的的RPTK与与PI-3K调调节节亚亚基基p85的的SH2结结合合，使使其其催催化化亚亚基基p110从从钝钝化化状状态态变成活化构象；变成活化构象；（c）通通过过接接头头分分子子Grb2-SOS活化活化Ras-MAPK通路通路2.Ras-MAPK2.Ras-MAPK信号传递途径信号传递途径 RPTKRPTK介导的细胞因子信号主要经介导的细胞因子信号主要
33、经Ras-MAPKRas-MAPK途径传递。可途径传递。可溶性接头蛋白溶性接头蛋白Grb2Grb2中部的中部的SH2SH2结构域与活化的结构域与活化的RPTKRPTK中中Y-Y-结合，结合，两端的两端的SH3SH3结构域与一种鸟苷酸交换因子结构域与一种鸟苷酸交换因子SosSos富含富含ProPro残基的区残基的区域相结合，把它募集到质膜内侧，促使邻近的域相结合，把它募集到质膜内侧，促使邻近的Ras-GDPRas-GDP转变成转变成RasRasGTPGTP而活化。而活化。活化的活化的RasRas即可激活即可激活MAPKKKMAPKKK，启动，启动MAPKMAPK级联反应。级联反应。MAPKKKM
34、APKKK中的一种中的一种RafRaf是是Ser/ThrSer/Thr蛋白激酶，它与一种蛋白激酶，它与一种14-3-314-3-3蛋白结合蛋白结合而处于非活化状态。而处于非活化状态。RasGTP RasGTP可促使可促使14-3-314-3-3解离并与解离并与RafRaf结合，从胞质转移结合，从胞质转移至质膜，并发生至质膜，并发生Ser259Ser259自身磷酸化。膜中磷脂酰丝氨酸与自身磷酸化。膜中磷脂酰丝氨酸与RafRaf结合进一步活化。同时膜结合的一种非受体型酪氨酸蛋结合进一步活化。同时膜结合的一种非受体型酪氨酸蛋白激酶白激酶SrcSrc催化催化RafRaf中中Tyr340Tyr340和和
35、Tyr341Tyr341磷酸化，使磷酸化，使RafRaf完全活完全活化。化。活化的活化的RafRaf催化催化MAPKKMAPKK上上SerSer磷酸而将其激活。活化的磷酸而将其激活。活化的MAPKKMAPKK是一种是一种Thr/TyrThr/Tyr蛋白激酶，可催化蛋白激酶，可催化MAPKMAPK中中TXYTXY模体中模体中ThrThr和和TyrTyr磷酸化。磷酸化。MAPKMAPK被激活后可进入细胞核，作用于许被激活后可进入细胞核，作用于许多转录因子，调节基因表达并促进细胞增殖多转录因子，调节基因表达并促进细胞增殖。Ras Ras是一个小分子的单聚体是一个小分子的单聚体G G蛋白，位于质膜的内
36、表面，蛋白，位于质膜的内表面，它在多种细胞内信号传导途径中起着非常重要的作用。象其它在多种细胞内信号传导途径中起着非常重要的作用。象其它它G G蛋白一样，蛋白一样，RasRas循环也在循环也在GDPGDP结合的非活性形式和结合的非活性形式和GTPGTP结合结合的活性形式之间进行。的活性形式之间进行。RasRas的活性形式，能激活信号传导途径中位于其下游的的活性形式，能激活信号传导途径中位于其下游的效应分子。也和其它效应分子。也和其它G G蛋白一样，蛋白一样，RasRas也具有内在的也具有内在的GTPaseGTPase活活性，将结合的性，将结合的GTPGTP水解成为水解成为GDPGDP，其作用就
37、象一个开头，关闭，其作用就象一个开头，关闭了了RasRas蛋白的活性。蛋白的活性。导致肿瘤形成的导致肿瘤形成的RasRas基因突变可使基因突变可使RasRas蛋白失去蛋白失去GTaseGTase活性。活性。其结果是：其结果是：RasRas突变产物在细胞中始终处于活性状态，沿着信突变产物在细胞中始终处于活性状态，沿着信号传导途径持续将信号传递至下游，使细胞一直处于增殖状态。号传导途径持续将信号传递至下游，使细胞一直处于增殖状态。另外，也发现一种另外，也发现一种RasRas基因的突变产物不能结合基因的突变产物不能结合GTPGTP，导致细胞，导致细胞不能分裂。不能分裂。RasRas被认为参与了细胞内
38、多种不同的信号传导途径，是这被认为参与了细胞内多种不同的信号传导途径，是这些信号传导途径的聚焦点。在将信号从细胞膜外传递至细胞核些信号传导途径的聚焦点。在将信号从细胞膜外传递至细胞核的过程中，的过程中，RasRas蛋白起着非常重要的作用。整个过程开始于生蛋白起着非常重要的作用。整个过程开始于生长因子（如长因子（如EGFEGF或或PDFGPDFG）等与各自受体的细胞外功能域结合。）等与各自受体的细胞外功能域结合。生长因子与生长因子与RTKRTK结合后，结合后，RTKRTK胞浆部分由自动磷酸化反应生胞浆部分由自动磷酸化反应生成的磷酸酪氨酸就成为了一个被称之为成的磷酸酪氨酸就成为了一个被称之为Grb
39、2(Growth factor Grb2(Growth factor receptor binding protein)receptor binding protein)的的SH2SH2底物蛋白分子结合点，然后底物蛋白分子结合点，然后Grb2Grb2在另一个叫做在另一个叫做Sos(Son of sevenless)Sos(Son of sevenless)的蛋白帮助下结合到的蛋白帮助下结合到细胞膜内表面，从这里开始细胞膜内表面，从这里开始RasRas蛋白就参与进来了。蛋白就参与进来了。在一个未激活的细胞内，在一个未激活的细胞内，RasRas与与GDPGDP保持结合状态；当配体保持结合状态；当配
40、体与与RPTKRPTK结合后，吸引结合后，吸引Grb2-SosGrb2-Sos到细胞膜内表面，到细胞膜内表面，SosSos蛋白与蛋白与RasRas蛋白结合，使蛋白结合，使GDPGDP从从RasRas蛋白上脱离，由蛋白上脱离，由GTPGTP取代，造成取代，造成RasRas蛋白蛋白被激活。被激活。Ras-GTPRas-GTP是最基本也可能是唯一的功能就是吸引另外一是最基本也可能是唯一的功能就是吸引另外一个叫做个叫做RafRaf的蛋白与之一同结合到质膜上。的蛋白与之一同结合到质膜上。Raf Raf蛋白一旦定位在质膜上，就变成了一个有活性的蛋蛋白一旦定位在质膜上，就变成了一个有活性的蛋白激酶，激发一个
41、称之为白激酶，激发一个称之为MAP(Mitogen-activated protein)MAP(Mitogen-activated protein)激酶的级联式反应。激酶的级联式反应。MAPMAP激酶级联式反应与葡萄糖总动员中激酶级联式反应与葡萄糖总动员中由由cAMPcAMP触发的级联式反应相似，但是它更复杂。级联式反应触发的级联式反应相似，但是它更复杂。级联式反应中的最后一个蛋白激酶中的最后一个蛋白激酶MAPK(MAP kinase)MAPK(MAP kinase)进入到细胞核，将进入到细胞核，将特异的转录因子磷酸化。特异的转录因子磷酸化。这些被激活的转录因子可与被称之为血清反应元件这些被激
42、活的转录因子可与被称之为血清反应元件(SRE)(SRE)的特异的特异DNADNA序列结合。之所以称之为血清反应元件是因序列结合。之所以称之为血清反应元件是因为它们可由来自血清中生长因子所传导的信号所激活。这几为它们可由来自血清中生长因子所传导的信号所激活。这几个基因所编码的蛋白被认为在细胞周期的激活中起着重要作个基因所编码的蛋白被认为在细胞周期的激活中起着重要作用，最终可起动用，最终可起动DNADNA合成，导致细胞分裂。合成，导致细胞分裂。细胞核并不是细胞核并不是MAPKMAPK级联式反应的唯一靶向地，最近的级联式反应的唯一靶向地，最近的研究表明另一个靶向物是胞浆蛋白研究表明另一个靶向物是胞浆
43、蛋白PHAS-1PHAS-1。PHAS-1PHAS-1的非磷酸化状态，可与关键性起动因子之一的的非磷酸化状态，可与关键性起动因子之一的eIF4EeIF4E结合。在真核细胞中，结合。在真核细胞中，eIF4EeIF4E可使核糖体锚定到可使核糖体锚定到mRNAmRNA分子上，开始蛋白质合成。当分子上，开始蛋白质合成。当PHAS-1PHAS-1与该起动因子结合后，与该起动因子结合后，该因子就不能在蛋白质合成中发挥它的作用。该因子就不能在蛋白质合成中发挥它的作用。在激活状态下，在激活状态下，MAPMAP激酶使激酶使PHAS-1PHAS-1磷酸化，其构象会发磷酸化，其构象会发生改变，使其失去结合生改变，使
44、其失去结合eIF4EeIF4E的能力；换言之，也就是使得的能力；换言之，也就是使得该起动因子在翻译过程中能够发挥它的作用。由此可以看该起动因子在翻译过程中能够发挥它的作用。由此可以看出，在靶细胞中，出，在靶细胞中，MAPMAP激酶级联式反应在转录和翻译的调控激酶级联式反应在转录和翻译的调控上都起着重要作用。上都起着重要作用。IFNa aJAK1TYK2Kinase-receptor ComplexSTAT1pSTAT1pp48IFNg gJAK1JAK2STAT1pSTAT1ppGATA2STAT1ppGATA2ISRESTAT1pSTAT1pGAS,IREp48STAT1ppGATA2p48
45、STAT1ppGATA2（二）（二）JAK-STATJAK-STAT信号传递途径信号传递途径 大大多多数数造造血血细细胞胞因因子子受受体体缺缺乏乏酪酪氨氨酸酸蛋蛋白白激激酶酶活活性性，胞胞外外区区与与配配体体结结合合后后受受体体寡寡聚聚化化，胞胞内内区区募募集集并并激激活活胞胞浆浆中中酪酪氨氨酸酸蛋白激酶，然后激活转录因子，调节基因的表达。蛋白激酶，然后激活转录因子，调节基因的表达。造血细胞因子受体家族虽来自同一始祖基因，长期进化使各造血细胞因子受体家族虽来自同一始祖基因，长期进化使各成员同源性并不高。成员同源性并不高。除红细胞生成素受体（除红细胞生成素受体（EPOREPOR）和生长激素受体（
46、）和生长激素受体（GHRGHR）等少数）等少数例外，该家族多数成员都由几个亚基组成，至少有例外，该家族多数成员都由几个亚基组成，至少有一条配体结合一条配体结合链链和和一条信号转导链一条信号转导链，只有形成二聚体后才有功能。前者各不相，只有形成二聚体后才有功能。前者各不相同，专一地与配体结合，但亲和力很低，且无信号转导功能，又同，专一地与配体结合，但亲和力很低，且无信号转导功能，又称称“私有链私有链”；后者参与多种受体的信号转导，但无配体结合能；后者参与多种受体的信号转导，但无配体结合能力，称为力，称为“公有链公有链”。按其结构特点将它们分为两类：按其结构特点将它们分为两类：第一类至少有第一类至
47、少有2020多种，其配体分别为多种，其配体分别为IL-2IL-2、IL-7IL-7、IL-11IL-11、IL-12IL-12、IL-15IL-15、EPOEPO、GHGH、G-SCFG-SCF、GM-SCFGM-SCF、LIFLIF等。等。第二类成员较少，其配体分别为第二类成员较少，其配体分别为INF-/INF-/、INF-INF-和和IL-IL-1010。此类受体至少有两个亚基参与信号转导。此类受体至少有两个亚基参与信号转导。被被活活化化的的造造血血细细胞胞因因子子受受体体召召募募的的胞胞浆浆PTKPTK称称为为JAKJAK，已已发发 现现 JAK1JAK1、JAK2JAK2、JAK3JA
48、K3和和 TyK2TyK2共共 4 4个个 成成 员员，分分 子子 量量 120-120-140kDa140kDa。从从C-C-端端到到N-N-端端JAKJAK分分子子中中有有7 7个个高高度度保保守守的的同同源源区区。其其中中C-C-端端的的同同源源区区1 1和和2 2均均为为酪酪氨氨酸酸蛋蛋白白激激酶酶活活性性区区，遂遂以以神神话话中中的两面天神的两面天神JanusJanus命名为命名为Janus kinaseJanus kinase，缩写为，缩写为JAKJAK。被被JAKJAK磷酸化而激活的转录因子磷酸化而激活的转录因子STATSTAT（signal signal transducers
49、 and activators of transcriptiontransducers and activators of transcription）至少有）至少有7 7种，即种，即STAT1-6STAT1-6，其，其STAT5STAT5有有a a和和b b两种。两种。STATSTAT分子量为分子量为84-113kDa84-113kDa，由，由734734851851个氨基酸组成。个氨基酸组成。STATSTAT通过分子中通过分子中SH2SH2结构域与结构域与TyrTyr被磷酸化的受体结合，并被被磷酸化的受体结合，并被结合在相应受体上的结合在相应受体上的JAKJAK磷酸化。磷酸化。不同受体与不
50、同不同受体与不同JAKJAK偶联可选择性激活不同偶联可选择性激活不同STATSTAT。活化的。活化的STATSTAT需形成同源二聚体或需形成同源二聚体或STAT1-STAT2STAT1-STAT2、STAT1-STAT3STAT1-STAT3和和STAT5a-STAT5bSTAT5a-STAT5b等异源二聚体，才能进入细胞核。等异源二聚体，才能进入细胞核。STATSTAT中部中部DNADNA结合区高度保守，可与结合区高度保守，可与DNADNA上被称为上被称为IFN-IFN-活活化位点（化位点（interferon activation site,GAS interferon activatio