类受体激酶——植物环境适应性的调节枢纽

“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行。”大雨滂沱,苏轼拄着竹杖穿着蓑衣寻找避雨之所……树林竹叶虽不能避雨,却也不怕大雨的击打,这全都依赖于植物进化出了一套高度精密的信号响应机制来“趋利避害”,实现对环境变化的适应。植物感受环境信号需要类受体激酶(Receptor-like kinases,RLKs)。类受体激酶是一类定位在细胞膜上的单次跨膜蛋白,包括一个感受外界信号的胞外受体结构域,一个跨膜结构域和一个胞内激酶结构域。常见的类受体激酶信号通路中,首先由胞外受体结构域感受和识别细胞外界信号,将信号传递到细胞质一侧,胞质激酶结构域与下游蛋白相互作用,并启动其生化反应(如磷酸化),最终通过细胞核-细胞质穿梭信使将信号传递到细胞核内,调控下游基因表达进行信号输出,从而实现对环境快速变化的适应。     

双组分系统——细胞识别渗透胁迫信号的感应器

双组分系统是广泛存在于原核和真核细胞中的信号转导系统.主要由组氨酸蛋白激酶(HPK)和响应调节蛋白(RR)两个组分组成. 双组分系统信号通路一般包括信号的输入、HPK自身磷酸化、RR磷酸化、信号输出等环节.对双组分系统信号转导机制及其在渗透胁迫信号识别和传导中的作用进行了综述.     

促红细胞生成素产生肝细胞受体A2(EphA2)SAM结构域对激酶结构域的脂质体结合能力与激酶活性的调控研究

促红细胞生成素产生肝细胞受体(Eph receptor) 是受体酪氨酸激酶(RTK)家族中最大的亚家族,其介导的双向信号传导对细胞的形态、黏附、运动、增殖、生存及分化都有重要的调控作用。EphA2是Eph受体家族中一个被广泛研究的重要亚型,在白内障和乳腺癌等病理发生过程中发挥了重要作用。既往研究发现:EphA2受体的激酶结构域可结合细胞膜,其激酶活性受磷脂膜的调控,但是相邻的SAM结构域对激酶结构域与脂膜的相互作用以及激酶活性的影响尚不清楚。在此项研究中,通过与磷酸酶PTP1B1-301活性片段共表达的方式,表达、纯化了EphA2受体的胞内段激酶-SAM串联结构域,通过比较胞内段激酶-SAM串联结构域与单独激酶结构域的脂质体结合能力,以及测定对应的激酶活性,发现:EphA2受体胞内段的SAM结构域使其激酶结构域与脂质体(4 mg/mL)的结合能力增强约6倍(P＜0.001);磷酸化后的EphA2胞内段激酶-SAM串联结构域结合脂质体(4 mg/mL)的能力比非磷酸化的胞内段激酶-SAM串联结构域提高2.5倍(P＜0.05);而结合脂质体后,激酶结构域的激酶活性也被进一步提高,从而形成正反馈。综上所述,本研究的发现提示:EphA2胞内段的酪氨酸激酶结构域与相邻的SAM结构域可形成一个完整的结构功能单位,其激酶活性和脂质体结合能力与单独的激酶结构域相比都形成了明显的差异,我们的这一发现对进一步理解Eph受体家族其他亚型的激酶结构域的活性调控提供了参考与思路。     

病原细菌调控丝裂原激活蛋白激酶信号介导先天免疫的机制研究进展

信号传导途径使细胞能够对复杂的外界环境刺激及时做出反应,从而针对不同病原菌感染产生生物学效应。丝裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)及其下游靶标作为将环境输入转化为大量细胞程序的最重要信号模块之一,在哺乳动物细胞中最为常见,几乎参与绝大多数细胞的生理和病理反应。MAPK响应各种环境压力刺激,包括细菌感染和炎症,以此调节宿主的免疫反应。近期研究表明,病原菌在感染期间会释放特定效应物或毒素来劫持MAPK通路,劫持方式分为两种,一种是通过降解关键蛋白影响信号传导,更主要的一种是影响宿主细胞翻译后修饰,如磷酸化、泛素化等来调节诸多细胞进程。本文讨论了MAPK在先天免疫中的调节激活过程,并研究病原细菌如何进化出复杂机制来操纵MAPK激活以增强自身感染,以及作为新型抗病原感染和肿瘤免疫治疗靶点的潜在作用。     

巴尔通氏体效应蛋白BepE干扰人源Csk蛋白信号通路的结构与功能分析

巴尔通氏体作为多种人类疾病的病原菌,可分泌多种毒力效应蛋白.其中的7个毒力效应蛋白BepA~BepG由一个Ⅳ型分泌系统VirB注入宿主细胞内,干扰宿主细胞的多种信号传递通路.在这7个效应蛋白中,BepD~F的N端含有特征的EPIYA基序.注入宿主细胞后,这些EPIYA基序上的酪氨酸残基被宿主细胞中的SFK激酶磷酸化,磷酸化后的EPIYA基序可与宿主细胞中含SH2结构域的蛋白结合并干扰宿主细胞的SH2蛋白相关信号通路.在此之前,已经有多种病原菌的效应蛋白被发现含有EPIYA基序,并且通过磷酸化的EPIYA干扰哺乳动物宿主的SH2信号通路.这些毒性效应蛋白除EPIYA基序之外并没有明显的序列同源性.与此相应,在人类蛋白质组中目前只发现了6种含有EPIYA基序的蛋白,这个基序出现的频率显著低于基于随机预测的频率,这可能是在人类进化过程中含有EPIYA基序的蛋白会干扰正常信号通路传导而被淘汰.JAM-A是已报道的6个人体内EPIYA蛋白之一,它存在于人血小板中,可通过招募Csk至血小板来避免血栓的形成.已有的报道证明了BepE可与人源Csk相互作用,通过影响Csk的功能进而干扰一系列信号通路.人源Csk蛋白作为一个可以同时被来自于病原菌毒力蛋白和内源蛋白中磷酸化EPIYA基序识别并结合的分子,为我们研究并对比这两种含EPIYA基序的蛋白质对人类细胞中SH2信号通路的作用提供了一个理想的靶标.本文报道了Csk与BepE及JAM-A2种磷酸化多肽复合物高分辨率晶体结构并分别测定其亲和力.Csk与多肽复合物结构显示,Csk与2种多肽结合方式相似,都是通过SH2结构域与磷酸化酪氨酸结合,多肽链垂直于SH2结构域中的β片层.SPR实验结果显示,来源于巴尔通氏体的BepE比人源JAM-A与Csk亲和力高,这暗示毒力蛋白通过磷酸化的EPIYA基序以高亲和力结合人体内含SH2结构域的蛋白,进而干扰SH2蛋白所涉及的信号通路.     

细菌GntR家族转录调控因子的研究进展

GntR家族转录调控因子是细菌中分布最为广泛的一类螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix,HTH)转录调控因子,此家族转录调控因子包含两个功能域,分别是N端的DNA结合结构域和C端的效应物结合结构域/寡聚化作用结构域.DNA结合结构域的氨基酸序列是非常保守的,但效应物结合结构域/寡聚化作用结构域的氨基酸序列...     

ERM蛋白在微血管内皮细胞通透性调控中的研究进展

埃兹蛋白(Ezrin)/根蛋白(Radixin)/膜突蛋白(Moesin)(ERM)是细胞膜与胞内骨架的连接蛋白,具有高度同源性。细胞外刺激因子可通过多种信号通路磷酸化ERM蛋白,使细胞骨架重构,从而调控微血管内皮细胞通透性,在感染、炎症、代谢异常等病理过程中发挥作用。ERM功能调节的一个重要环节就是其羧基末端苏氨酸残基磷酸化后引起ERM构象的改变,暴露的羧基末端尾部的肌动蛋白(actin)-细胞骨架结合位点;故通过ERM的桥接作用,可将肌动蛋白微丝与细胞膜相连,使血管内皮细胞屏障功能发生变化。目前已知能使ERM磷酸化的激酶有蛋白激酶C(PKC)、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、Rho相关激酶(ROCK),分别通过p38-MAPK、Rho/ROCK、PKC信号通路参与微血管内皮屏障功能的调控。本文旨在阐述ERM及其相关信号通路在微血管内皮细胞通透性调控中发挥的作用。     

β-连环蛋白磷酸化及其调控机制

β-连环蛋白(β-catenin)作为细胞粘着连接和Wnt信号通路的关键分子,具有双重功能:一方面同上皮型钙粘蛋白(E-cadherin)结合形成复合体而参与细胞间连接;另一方面作为Wnt信号通路活化的核心环节,在胚胎发育、肿瘤发生和侵袭转移等生理病理过程中扮演举足轻重的角色。研究证实,β-catenin在酪氨酸激酶(tyrosine kinase,TK)、酪蛋白激酶(casein kinase 1α,CK1α)、Fyn、Fer等因素作用下发生不同位点的磷酸化,显著影响着其稳定性和亲和力,进而调控其脱落、降解、核转位以及转录活性。本文对β-catenin不同位点磷酸化及其调控机制的研究进展做简要综述。     

SOCS3通过JNK和STAT3信号通路调控AKT

蛋白激酶B(AKT),在细胞存活、代谢、迁移和侵袭等信号通路中起着重要的调控作用。细胞信号转导抑制因子3(SOCS3)主要参与酪氨酸蛋白激酶(JAK)/信号传导子和转录激活子3(STAT3)传导途径的负反馈调节,可能参与AKT的磷酸化,进而调控肿瘤的发生。根据SOCS3蛋白的生物学特性和AKT信号通路的激活途径,综述了SOCS3在AKT信号通路中的调控作用,以期针对SOCS3靶向AKT信号通路进行抗肿瘤研究,为肿瘤的治疗提供一种新的思路。     

非典型应答调控蛋白活性调控机制

双组分信号转导系统是生物中广泛存在的调控系统,通常由组氨酸激酶和应答调控蛋白(Responseregulator,RR)两个组分构成。典型的RR通过一个磷酸化机制调控活性。非典型应答调控蛋白在细菌中广泛存在,并调控细菌的生长发育、抗生素合成、Fe的转运等多种生理功能。以下主要综述目前研究比较清楚的非典型应答调控蛋白的结构和功能方面的进展,并以链霉菌中杰多霉素生物合成途径中的非典型应答调控蛋白JadR1为例,阐明调控蛋白活性调控的新机制。     

生长素通过MAPK介导的超长链脂肪酸合成调控侧根发育

促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号级联通路是真核生物中高度保守的重要信号系统,通过激酶逐级磷酸化传递并放大上游信号,进而调控细胞反应。MAPK信号通路不仅介导植物响应环境变化,而且在调节植物生长发育过程中发挥重要作用。近期,山东大学丁兆军课题组研究发现,植物重要激素生长素能够通过激活MPK14调控下游ERF13的磷酸...     

蛋白质修饰对Wnt信号通路的调控

Wnt信号通路与细胞的生长发育和分化等密切相关,是细胞中重要的信号转导途径,在 多种癌症中,都有该通路的异常改变.Wnt信号通路主要是通过一系列蛋白将Wnt信号传导至β连环蛋白（β-catenin,β-cat）,使后者入核并与转录因子T细胞因子/淋巴细胞增 强因子（T cell factor / lymphoid enhancer factor,TCF/LEF）结合,从而促进下游基因的转录,进而调控细胞的多种生理过程.在该通路中,涉及轴蛋白（Axin）、结肠腺瘤样息 肉病蛋白(adenomatous polyposis coli,APC)、糖原合酶激酶3β (glycogen synthase kinase-3β, GSK-3β)、β连环蛋白和酪蛋白激酶I (casein kinase I,CKI)等众多调节因子,这些因子能发生多种化学修饰,如磷酸化、泛素化（ubiquitylation）、苏素化 (small ubiquitin related moditier,SUMO)和乙酰化等,从而影响β连环蛋白、T细胞因子的稳定性、细胞定位以及活性,最终起到调节Wnt信号通路的作用.     

激酶调控PKB／Akt活性的机制

PKB／Akt是胞内信号转导通路网络的中心分子。活化的PKB参与多种生物学效应的调控过程,调控PKB活性作用机制的研究一直是信号转导通路领域的难点。新近的研究结果确定了若干新的调控PKB活性的激酶,从多方面解释了PKB活化和作用的分子机制。其中mTORC2、ATM和DNA—PK均通过磷酸化PKB的Ser^473位点以依赖于P13K的方式全面活化PKB;此外,其它以不依赖P13K的方式调控PKB活性的激酶包括,RET／PTC通过磷酸化PKB的Tyr^315位点、JNK通过磷酸化PKB的Thr^450。位点以及CK2通过磷酸化PKB的ser^129位点活化PKB,Brk通过磷酸化PKB的Tyr^474位点以及GRK2均可通过磷酸化PKB抑制其活性。     

核内转录因子IKAROS与血液肿瘤

IKAROS蛋白是一类含锌指结构域的核内转录因子,调节血液细胞分化发育。机体在血液细胞分化发育、天然免疫细胞的分化成熟、抗血液系统肿瘤发生等过程中均需要IKAROS蛋白的参与。IKAROS蛋白的功能依赖于其分子结构上的2个重要结构域:DNA结合结构域和家族蛋白相互作用结构域。DNA结合结构域与靶基因上游调控序列进行特异性结合,而蛋白相互作用结构域与家族蛋白分子结合形成二聚体,发挥IKAROS的生物学活性。IKAROS蛋白在细胞内代谢受到酪蛋白激酶2（casein kinase 2,CK2）和蛋白磷酸化酶1（protein phosphorylase 1,PP1）的调节,CK2将IKAROS蛋白磷酸化,使其失去生物活性|而PP1将磷酸化的IKAROS蛋白去磷酸化,从而增强IKAROS的生物活性。近几年临床研究发现,IKAROS蛋白的表达异常以及CK2激酶活性的增高与白血病的发生发展有密切关系。本文就IKAROS的分子结构特点、生物学功能、体内代谢调控方式及IKAROS在血液系统肿瘤发生发展过程中的生物学作用进行综述。     

SH2结构域:一个潜在的药靶

众多包含SH2结构域(src homology 2 domain)的蛋白质在细胞内信号传导过程中起到重要作用,它们通过SH2结构域特异性结合包含磷酸化酪氨酸的蛋白质.sH2结构域保守的结构特征和重要的功能使它成为一种潜在的药物作用靶标.基于其结合靶蛋白序列设计的sH2结构域的抑制剂为治疗胞内信号通路异常引起的疾病提供了很好的方向.本文简述了sH2结构域的结构特征,结合特异性和抑制剂设计的进展.     

磷酸化与泛素化修饰对雷帕霉素靶蛋白复合物1(TORC1)信号通路的调控

TORC1是一个在真核生物中高度保守的激酶复合物,能通过感应营养物质、生长因子、能量水平等信号调节细胞代谢水平和生长。TORC1信号通路的失调与代谢紊乱、神经病变、癌症和衰老密切相关。本文比较了酵母细胞及哺乳动物细胞中TORC1的结构与功能,并着重综述了磷酸化和泛素化修饰在TORC1信号通路中的作用。由于磷酸化和泛素化在传导外界信号至TORC1以及调节TORC1下游通路中均发挥重要作用,因此深入研究磷酸化和泛素化对TORC1信号通路的影响,将为药物靶点的发现提供新思路。     

血管内皮生长因子受体-2所介导信号通路的研究进展

血管新生是许多生理和病理进程发生的重要机理．在生物体内,血管新生需经过多步精细调控历程,现有研究表明,血管内皮生长因子(VEGF)及其受体蛋白酪氨酸激酶,尤其是血管内皮生长因子受体-2(VEGFR-2)所介导的信号级联通路是其中关键性的调节途径．VEGF/VEGFR-2所介导的信号级联通路可以调控血管内皮细胞的增殖、迁移、存活和通透性的改变,促进血管的新生．VEGF与VEGFR-2的胞外区特异性结合后,引起受体的二聚化和自身的交互磷酸化,使胞内特定的酪氨酸残基磷酸化．下游信号蛋白可以通过其Src同源结构域-2(SH2)与VEGFR-2结合,随后激活下游的效应蛋白,调控内皮细胞的生物学活性．此外,VEGF/VEGFR-2信号通路还可以下调树突细胞(DC)的活性．对VEGF/VEGFR-2信号通路作用的深入了解,将有助于新药的研发．     

支架蛋白Gab2信号调控与乳腺癌

Gab2是支架蛋白Gabs家族中的重要成员.该家族蛋白通过介导膜受体与信号转运蛋白间的偶联及各信号分子间的整合参与信号传导.作为支架蛋白,Gab2可被酪氨酸激酶磷酸化激活,接受胞外多种因子刺激,招募富含SH2结构域的信号转运分子,活化下游SHP2/Ras/ERK和PI3K/AKT等一系列信号传导途径,在细胞增殖、分化、...