ERK7的结构性活化与功能

ERK7是细胞外信号调节激酶家族中的新成员.尽管ERK7激酶的活化环上含有ERK家族成员共有的TEY基序,但是在活化上与其它ERK家族成员截然不同,ERK7无需典型活化ERK的细胞外刺激或JNK和p38激酶活化物而发生自磷酸化并足以使其在缺乏上游激酶时发生活化,且发现ERK7中非激酶结构域的C端区域调节其结构性活化、核定位、生长抑制.此外,N端的20个氨基酸作为ERK7降解的首要决定因素调节ERK7的表达.新近研究表明ERK7与乳腺肿瘤、神经元分化、胚胎发生密切相关.本文就ERK7的结构特性活化、调控及功能等作了综述.     

细胞外信号调节激酶活化在慢性支气管哮喘大鼠气道平滑肌细胞增殖中的作用

本文旨在探讨细胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase,ERK）在慢性支气管哮喘大鼠气道平滑肌细胞（airway smooth muscle cells,ASMCs）增殖中的作用。建立慢性哮喘大鼠模型,用ERK激动剂表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）和抑制剂PD98059干预慢性哮喘大鼠ASMCs的培养。采用流式细胞仪、四甲基偶氮唑盐（MTT）法、^3H-thymidine（TdR）掺入法和增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen,PCNA）免疫组织化学法检测ASMCs增殖情况,观察ERK信号通路对ASMCs增殖的影响。RT-PCR和Western blot检测ERK mRNA和ERK1／2、磷酸化ERK1／2（p-ERK1／2）蛋白的表达。与正常对照组ASMCs比较,慢性哮喘组ASMCs的G0/G1期细胞所占比例明显减少,S＋G2／M期细胞所占比例增高;吸光度（A490）值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量均明显增加,ERK mRNA、ERK1／2蛋白、P-ERK1／2蛋白的表达量以及ERK活化率显著增高。经PD98059干预之后,慢性哮喘组ASMCs的S＋G2／M期细胞所占比例、A490值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量明显降低,ERK mRNA、ERK1／2蛋白、p-ERK1／2蛋白的表达量以及ERK活化率显著降低。经EGF干预后,慢性哮喘组ASMCs的S＋G2／M期细胞所占比例、A490值、细胞DNA合成量和PCNA阳性表达量进一步增高,而这一作用可以被PD98059抑制。以上结果提示,慢性哮喘大鼠ASMCs内源性增殖活性增加,ERK1／2参与其增殖活性的调控,ERK信号通路在哮喘气道重建的ASMCs增殖调控中具有重要作用。     

ERK-VEG FMMP-9信号通路与直肠癌细胞增殖和血管新生的关联

为了探讨ERK-VEGFMMP-9信号通路与直肠癌细胞增殖和血管新生的关联,本研究以不同浓度(10～100μmol/L)的丙泊酚处理HT-29细胞0、48 h、72 h,研究丙泊酚对HT-29细胞中ERK、MMP-9和VEGF的影响,并利用Western blotting法观察HT-29细胞中ERK1/2、MMP-9和VEGF的表达量与信号通路之间的关系。观察丙泊酚处理后对HT-29细胞增殖能力、血管生成能力、细胞侵袭能力的影响。研究结果表明,在细胞中,VEGF与MMP-9蛋白的表达,均随着丙泊酌剂量的增加而呈现逐渐减少的趋势。与对照组相比,50μmol/L组与100μmol/L组降低(p0.05);细胞内VEGF和MMP-9蛋白的表达量随药物处理时间的增加而逐渐降低,与0 h相比,48 h组和72h组降低(p0.05)。细胞中pERK与ERK的比率随着丙泊酌剂量的增加而逐渐降低。与对照组相比,50μmol/L组与100μmol/L组降低(p0.05),pERK与ERK的比率随着用药时间的增加而逐渐降低。与0相比,48 h组与72 h组降低(p0.05)。与0剂量相比,丙泊酚加PMA组MMP-9蛋白的表达量显著升高,50μmol/L组和100μmol/L组增加(p0.05),丙泊酚加PMA组MMP-9蛋白的表达量随着时间的增加而明显的增加,与0h相比,48 h和72 h增加(p0.05)。与0组相比,丙泊酚加PMA组VEGP的表达量明显增加,50μmol/L组和100μmol/L组增加(p0.05),丙泊酚加PMA组VEGP的表达量随时间增加而增加,与Oh相比,48h和72h显著增加(p0.05)。25μmol/L组、50μmol/L组、100μmol/L组Eca109细胞的增殖力、细胞中CAM的新生血管的生成、细胞的侵袭力与对照组相比均显著增加(p0.05),48 h组、72 h组Eca109细胞的增殖力、细胞中CAM的新生血管的生成、细胞的侵袭力与对照组相比均显著增加(p0.05)。丙泊酚通过ERK-VEGF/MMP-9的信号的调制,从而抑制人类的HT-29细胞的增殖、侵袭的体外和血管的生成。     

ERK活化对哮喘大鼠气道重塑及CyclinD1表达的影响

目的探讨细胞外信号调节蛋白激酶（ERK）对哮喘大鼠气道重塑及CyclinD1表达的作用。方法原代培养大鼠的平滑肌细胞（ASMCs）,给予ERK激动剂表皮生长因子EGF和抑制剂PD98059干预ASMCs生长,依处理方式不同分为5组：（1）正常对照组（2）哮喘对照组;（3）E组：EGF20 ng/mL;（4）P＋E组,PD98059 10μmol/L1 h后添加EGF 20 ng/mL;（5）PD组,PD98059 10μmol/L。采用四甲基偶氮唑盐（MTT）法检测气道平滑肌细胞（ASMCs）增殖能力,流式细胞术（FCM）测定细胞周期和cyclinD1的蛋白含量,RT-PCR方法检测cyclinD1mRNA表达水平。结果（1）与哮喘对照组比较,E组ASMCs S＋G2/M期比例、吸光度A值、cyclinD1蛋白阳性表达率和cyclinD1 mRNA的A值均显著升高,PD组均显著降低（P〈0.05）。P＋E组与哮喘对照在此4项指标上比较无明显差异。（2）哮喘（对照组、E组、PD组和P＋E组）组与正常对照组,其S＋G2/M期比例、吸光度A值、cyclinD1蛋白和cyclinD1 mRNA的表达均显著增高（P〈0.05）。结论ERK活性促进哮喘大鼠ASMCs的增殖,增加cyclinD1在哮喘平滑肌细胞中的表达,导致气道重塑的形成,提示ERK可能对CyclinD1的表达具有调节作用。     

慢性复合应激对大鼠学习记忆功能及脑ERK表达活化的影响

目的：研究慢性复合应激对大鼠学习记忆的影响,以及大脑细胞外信号调节激酶（ERK）表达活化的变化,探讨慢性应激致学习记忆损害的分子机制。方法：采用低温暴露、足电击、白噪声、束缚、尾部悬吊、睡眠剥夺、水平震荡等刺激方式,建立慢性复合应激大鼠模型。Morris水迷宫实验观察应激对学习记忆的影响;放射免疫法检测血清皮质酮（CORT）含量;Western blot检测ERK的表达。结果：应激组大鼠水迷宫训练潜伏期较对照组延长,应激3周时有所恢复,但4周时大鼠的训练潜伏期再次显著延长（P〈0.05）。同时应激组大鼠血清CORT水平增高,海马、前额皮质P-ERK水平降低（P〈0.05）,两者在应激3周时均出现短时恢复,但4周时再次下调。结论：海马、前额皮质ERK蛋白磷酸化水平的改变可能参与了慢性复合应激损害学习记忆的分子机制。     

Notch3对促进胰腺星形细胞活化的基因表达及信号通路的影响

目的:分离培养小鼠胰腺星形细胞(PSCs),检测Notch3对促进PSCs活化的基因表达及信号通路的影响.方法:对小鼠PSCs进行分离培养及传代.采用免疫荧光染色检测活化的小鼠PSCs中α-SMA,fibronectin及collagen Ⅰ的表达;细胞分组为空白对照组(MOCK组),阴性对照组(转染Notch3 si...     

ERK在17β-雌二醇抑制大鼠血管损伤后平滑肌细胞增殖中的作用

本实验旨在研究细胞外信号调节激酶(extmcellular signal-regulated kinase,ERK)在17β-雌二醇(17β-estra-diol,E2)介导的一氧化氮(nitric oxide,NO)抑制血管损伤后平滑肌细胞(vascular smooth musclecell,VSMC)增殖中的作用。在去势雌性大鼠中建立颈总动脉球囊损伤模型,实验分单纯去势组(OVX)、去势给予E2治疗组(E2 OVX)、去势后球囊损伤组(OVA Inj)和去势后球囊损伤给予E2治疗组(E2 OVA Inj)。分别检测各组血管壁的厚度、血浆中NO的浓度、ERK蛋白表达和活性的变化以及eNOS蛋白表达情况。结果显示,与OVX组相比,OVA Inj组血浆NO含量明显下降和血管壁厚度明显增厚,E2可增加血浆中NO含量和抑制球囊损伤后血管壁的增厚;E2可以抑制ERK蛋白表达和活化,诱导eNOS蛋白的表达。血浆中：NO含量与eNOS蛋白的表达呈正相关,与血管壁厚度和ERK蛋白表达呈负相关。以上结果提示,E2可通过增加血管组织eNOS蛋白表达,促进NO生成,抑制ERK蛋白的表达和活性,从而抑制血管损伤后VSMC的增殖。     

荒漠甲虫小胸鳖甲胞外信号调节激酶ERK基因的克隆与低温表达谱分析

昆虫属变温生物,冷胁迫是其最常见的环境刺激。丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路与细胞应对外界刺激密切相关,为了解MAPK信号通路在荒漠甲虫小胸鳖甲耐寒机制中的作用,从小胸鳖甲4℃转录组数据中筛选出胞外信号调节激酶(ERK)基因的全长c DNA,命名为Mp ERK。生物信息学分析表明,Mp ERK全长1125 bp,编码374个氨基酸。Mp ERK的理论分子量是43 k Da,含有ERK激酶所共有的磷酸化位点,属于MAPK超家族,与其它物种ERK的一致性达80%以上。实时定量PCR检测Mp ERK基因在低温下的表达谱发现,4℃处理1 h后,Mp ERK基因的表达上调为对照的7.5倍,5 h时达到高峰,为对照的15倍。-4℃处理1 h后,Mp ERK基因的表达上调为对照的8.4倍,5 h时达到高峰,为对照的13.75倍。研究结果表明Mp ERK基因是冷响应的,可能在小胸鳖甲应对低温时发挥信号转导作用。     

丝裂原活化的细胞外信号调节激酶在金黄色葡萄球菌诱导的U937细胞凋亡中的作用

目的探讨细胞外信号调节激酶（ERK1／2）在金黄色葡萄球菌（简称金葡菌）诱导的人巨噬细胞系U937细胞凋亡中的作用。方法采用AnnexinVFITc／PI双染流式细胞仪检测U937细胞凋亡,用Westernblotting方法分析不同作用时间MEK和ERK1／2的磷酸化水平。预先用不同浓度的PD98059（ERK途径抑制剂）处理U937细胞1h,观察金葡菌感染30min后U937细胞的凋亡情况。结果U937细胞经过金葡菌处理后,发生凋亡,细胞凋亡率呈时间依赖性升高;随着感染时间的延长,MEK和ERK1／2的磷酸化水平逐渐增加,尤以ERK2比较明显。U937细胞的凋亡可被PD98059抑制。结论金葡菌以时间依赖的方式诱导U937细胞凋亡;金葡菌诱导U937细胞凋亡的效应与激活ERK1／2信号转导通路有关。     

JNK信号通路研究进展

c-Jun氨基末端激酶(JNK)家族是促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)超家族成员之一,以JNK为中心的JNK信号通路可被细胞因子、生长因子、应激等多种因素激活,大量实验提示JNK信号通路在细胞分化、细胞凋亡、应激反应以及多种人类疾病的发生与发展中起着至关重要的作用。现对JNK信号通路的基本构成、调节方式及其与胞内其他信号通路间相互作用进行综述。     

ERK信号通道调控大鼠气道平滑肌细胞的增殖与凋亡

 为了了解ERK信号通道对正常大鼠气道平滑肌细胞(airway smooth muscle cells, ASMCs)增殖与凋亡的调控. 通过对正常大鼠ASMCs原代培养,4～7代用于实验,以ERK激动剂表皮生长因子（EGF）和抑制剂PD98059干预ASMCs生长,采用RT-PCR和免疫荧光染色观察ASMCs上ERK mRNA和蛋白的表达,MTT法、^３Ｈ-TdR掺入法检测ASMC增殖,Hoechst染色和Annexin-Ⅴ FITC PI双染色法检测细胞凋亡,Western免疫印迹检测ERK1/2、磷酸化ERK1/2和procaspase-3蛋白的表达.结果发现ASMCs上存在ERK mRNA和蛋白的表达,与空白对照组比较,PD98059干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均减少(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均增高(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均降低, procaspase-3蛋白的表达增高.EGF干预后ASMCs的Ａ_４９０值和细胞DNA合成量均增高(Ｐ<0.05),细胞凋亡指数、早期凋亡细胞百分率均下降(Ｐ<0.05),ERK1/2、磷酸化ERK1/2表达和ERK活化率均增高, procaspase-3蛋白的表达降低.P+E组无明显差异(P>0.05).ERK信号通道参与大鼠ASMCs增殖和凋亡的调控,ERK对大鼠ASMCs凋亡的调控与procaspase-3蛋白有关,这一发现将有助于对哮喘ASMCs异常增殖调控机制的深入研究.     

低氧诱导因子-1的转录活性调控及其信号传导

低氧诱导因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)是氧平衡调控相关的转录因子.依赖HIF-1的基因表达调控系统广泛影响葡萄糖代谢、细胞增殖、凋亡和血管发生,与机体低氧适应、胚胎发育、各种缺血性疾病及肿瘤相关.HIF-1自身活性调节是低氧应答基因表达调控的中心环节.调控主要发生在源于Ras的两条信号途径：Ras/Raf/MEK介导的HIF-1反式激活功能调控,PI(3)K/Akt依赖的HIF-1alpha蛋白稳定性调控.这两个信号传导途径分别独立又协调地调控着HIF-1的转录活性.     

Activation of the MKK/ERK Pathway during Somatic Cell Mitosis: Direct Interactions of Active ERK with Kinetochores and Regulation of the Mitotic 3F3/2 Phosphoantigen

The mitogen-activated protein (MAP) kinase pathway, which includes extracellular signal–regulated protein kinases 1 and 2 (ERK1, ERK2) and MAP kinase kinases 1 and 2 (MKK1, MKK2), is well-known to be required for cell cycle progression from G1 to S phase, but its role in somatic cell mitosis has not been clearly established. We have examined the regulation of ERK and MKK in mammalian cells during mitosis using antibodies selective for active phosphorylated forms of these enzymes. In NIH 3T3 cells, both ERK and MKK are activated within the nucleus during early prophase; they localize to spindle poles between prophase and anaphase, and to the midbody during cytokinesis. During metaphase, active ERK is localized in the chromosome periphery, in contrast to active MKK, which shows clear chromosome exclusion. Prophase activation and spindle pole localization of active ERK and MKK are also observed in PtK₁ cells. Discrete localization of active ERK at kinetochores is apparent by early prophase and during prometaphase with decreased staining on chromosomes aligned at the metaphase plate. The kinetochores of chromosomes displaced from the metaphase plate, or in microtubule-disrupted cells, still react strongly with the active ERK antibody. This pattern resembles that reported for the 3F3/2 monoclonal antibody, which recognizes a phosphoepitope that disappears with kinetochore attachment to the spindles, and has been implicated in the mitotic checkpoint for anaphase onset (Gorbsky and Ricketts, 1993. J. Cell Biol. 122:1311–1321). The 3F3/2 reactivity of kinetochores on isolated chromosomes decreases after dephosphorylation with protein phosphatase, and then increases after subsequent phosphorylation by purified active ERK or active MKK. These results suggest that the MAP kinase pathway has multiple functions during mitosis, helping to promote mitotic entry as well as targeting proteins that mediate mitotic progression in response to kinetochore attachment.     

Information Transfer in Gonadotropin-releasing Hormone (GnRH) Signaling: EXTRACELLULAR SIGNAL-REGULATED KINASE (ERK)-MEDIATED FEEDBACK LOOPS CONTROL HORMONE SENSING*

Cell signaling pathways are noisy communication channels, and statistical measures derived from information theory can be used to quantify the information they transfer. Here we use single cell signaling measures to calculate mutual information as a measure of information transfer via gonadotropin-releasing hormone (GnRH) receptors (GnRHR) to extracellular signal-regulated kinase (ERK) or nuclear factor of activated T-cells (NFAT). This revealed mutual information values <1 bit, implying that individual GnRH-responsive cells cannot unambiguously differentiate even two equally probable input concentrations. Addressing possible mechanisms for mitigation of information loss, we focused on the ERK pathway and developed a stochastic activation model incorporating negative feedback and constitutive activity. Model simulations revealed interplay between fast (min) and slow (min-h) negative feedback loops with maximal information transfer at intermediate feedback levels. Consistent with this, experiments revealed that reducing negative feedback (by expressing catalytically inactive ERK2) and increasing negative feedback (by Egr1-driven expression of dual-specificity phosphatase 5 (DUSP5)) both reduced information transfer from GnRHR to ERK. It was also reduced by blocking protein synthesis (to prevent GnRH from increasing DUSP expression) but did not differ for different GnRHRs that do or do not undergo rapid homologous desensitization. Thus, the first statistical measures of information transfer via these receptors reveals that individual cells are unreliable sensors of GnRH concentration and that this reliability is maximal at intermediate levels of ERK-mediated negative feedback but is not influenced by receptor desensitization.     

Sequence of a rat cDNA encoding the ERK1-MAP kinase

Mitogen-activated protein (MAP) kinases are cytoplasmic and/or nuclear protein kinases which are activated by one or several signal transduction pathways from the cell surface into the nucleus. Their activity is regulated by phosphorylation on Tyr as well as on Ser/Thr residues. A cDNA encoding the rat ERK1 member of the MAP kinase family was isolated and sequenced. The longest cDNA consisted of 1875 nucleotides and coded for a polypeptide of 380 amino acids with a predicted M(r) of 42987.     

卡铂通过抑制ERK1/2通路诱导人卵巢癌细胞S和G0/G1期阻滞

卡铂(carboplatin, CBP)是一种抗肿瘤活性较强的化疗药物, 通过诱导细胞周期阻滞抑制肿瘤细胞生长, 但其诱导细胞周期阻滞的报告不甚一致. 本研究探索卡铂对卵巢癌HO-8910细胞生长及细胞周期进程的影响. MTS结果显示, 卡铂以浓度和时间依赖方式抑制卵巢癌HO-8910细胞生长, 联合使用ERK1/2通路抑制剂PD98059可使卡铂抗卵巢癌细胞增殖作用增强. 采用Giemsa染色法观察到, 卡铂与PD98059单用或联用均能致卵巢癌细胞发生明显的形态学变化. 流式细胞术检测细胞周期发现, 随卡铂浓度的增高, S期阻滞作用增强; 抑制ERK1/2通路可拮抗卡铂对HO-8910细胞S期阻滞作用, 增加G1期阻滞作用, 而对G2/M期细胞影响不明显. Western印迹结果显示, 随卡铂浓度的增高, p-ERK1/2、Cdc2(Y15)和p Cdc2(T161)的表达逐渐升高, Cyclin E1和Cyclin B1的表达逐渐降低; 抑制ERK1/2通路可将卡铂上调,p-ERK1/2和p-Cdc2(T161)的作用反转为下调作用, 上调Cdc2(Y15)的表达受阻, 抑制Cyclin B1的下调作用, 促进Cyclin E1的下调作用. 本研究结果提示, 卡铂通过抑制ERK1/2激活, 诱导人卵巢癌HO-8910细胞S和G1期阻滞, 抑制卵巢癌细胞生长.     

环六亚甲基双乙酰胺对胃癌不同细胞周期两条信号系统的调节

环六亚甲基双乙酰胺(HMBA)对MGc80-3不同时相细胞内cAMP-PKA与DAG-PKC两大系统不仅具有正负调控作用,而且其作用具有周期特异性. 其中G1期是最敏感的调控时相,与对照组相比,cAMP水平上升102.3%,PKA活性升高348%,DAG含量下降51.4%,PKC活性降低32.3%;次敏感时相为G2期;M期基本没受影响;S期变化规律不同于其他时相.