p38MAPK信号转导通路与肿瘤细胞.ppt.ppt
p38MAPK信号转导通路与肿瘤细胞,细胞信号转导主要通路:,细胞信号转导通路,G蛋白介导的信号转导途径,非受体酪氨酸蛋白激酶途径,受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径,受体鸟苷酸环化酶信号转导途径,核受体信号转导途径,G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结 合。,受体酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性，配体主要为生长因子。,共同特征是受体本身不具有TPK活性，配体主要是激素和细胞因子。,一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）可激活鸟苷酸环化酶（GC），增加cGMP（环磷鸟苷）生成，cGMP激活蛋白激酶G（PKG），磷酸化靶蛋白发挥生物学作用,分为类固醇激素受体家族和甲状腺素受体家族,受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径-RTPK途径与细胞增殖肥大和肿瘤的发生关系密切 RTPK的下游信号转导通过三种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激活：激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）激活蛋白激酶C（PKC）激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）,丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated potein kinase,MAPK)级联是细胞内最重要的四大细胞信号转导系统之一，参与生长、发育、分裂、分化、死亡及细胞间的功能同步等多种细胞过程，特别是在介导炎症反应方面起着重要作用。目前，在哺乳动物细胞中已发现 p38RK、ERK5BMK1、ERK 以及JNKSAPK4个亚族，它们之间相互关联，共同构成了MAPK 信号转导系统。,丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路-主要有三条：细胞外信号调节蛋白激酶(Extracellular signal-regulated protein kinase,ERK)通路 c-jun氨基末端激酶(c-jun N-terminal kinase,JNK)通路 p38MAPK通路,p38MAPK的发现及特点：,p38MAPK,发现时间,体内表达部位,同源性对比,构成及类型,生化功能对比,1993年由Brewster等人在研究高渗环境对真菌的影响时发现的,Northern印迹表明,p38MAPK mRNA在小鼠巨噬细胞、T细胞和B细胞中均有表达,是由360个氨基酸组成的38kD的蛋白，属应激激活的蛋白激酶，是MAPKs的亚类之一,p38MAPK与酿酒酵母HOG1基因编码的MAPK分子有52.3的同源性,哺育动物p38 MAPK与酵母HOG1系统的功能十分相似。,p38MAPK家族成员及特点目前已发现的p38 MAPK有五个亚型,分别为p38（p38）、p381、p382、p38、p38 不同亚型的激酶之间具有一些相似性 氨基酸序列非常相近(都含有“TG Y”三肽序列);都能被致炎因子激活 不同亚型又各有特点 不同亚型其分布具有组织特异性 不同亚型氨基酸个数不同,但同源性超过50 不同亚型对上游激酶具有一定选择作用 对下游底物的作用也不尽相同,p38MAPK家族分布具有组织特异性,p38MAPK家族,p38,p381,p382,p38,p38,胎盘、小脑骨髓、外周白细胞和肝,脑组织含量最丰富,仅存在骨骼肌,主要存在于唾液腺、肾上腺和脑垂体等腺体组织,在各种组织细胞中广泛存在,p38MAPK的激活机制及其调控 p38MAPK的激活条件 p38MAPK的激活过程 p38 MAPK通路的抑制p38 MAPK通路的灭活,一、p38MAPK的激活条件,渗透压,休 克,细菌脂多糖(LPS),炎性细胞因子,紫外线,生长因子,p38MAPK激活,二、p38MAPK的激活过程 MAPK信号转导途径的激活途径相似,都是保守的三级酶促级联 反应：MAPKKK-MAPKK(MKK)-MAPK,MAPK信号通路的基本成员,MAPKs,MAPKKs(MAPK kinases)或 MEK,MAPKKKs(MAPKK kinases)或 MEKK,p38MAPK的激活通路,MAPKKK激活,MAPKK氨基末端特异序列,结合,MAPKK激活,解聚,MAPKKK,MAPK,结合,MAPK 激活,p38MAPK激活条件,发生,MAPK通路激活,MAPKK是MAPK的双特异性蛋白激酶，能够同时磷酸化 Tyr（酪氨酸）和Thr（苏氨酸）两个氨基酸残基，并识别特定的 MAPK三级结构，从而实现对不同亚型 MAPK的调节,三、p38 MAPK通路的抑制 p38MAPK与ATP结合域结合的3个活性残基为：106位的苏氨酸 109位的蛋氨酸 157位的丙氨酸。研究证实，p38MAPK抑制剂的特异性与106位的苏氨酸有关 p38MAPK第109位蛋氨酸及157位丙氨酸与以咪唑结构为基础的 抑制剂的亲和力有关 p38MAPK的特异性抑制剂是吡咯咪唑类复合物，如SB206718，SB220025，SB202190，SB203580和VK199等,四、p38MAPK通路的灭活 MAPK的灭活由一组双特异性蛋白磷酸酶(proteinphosphatase，MKPs)对苏氨酸和酪氨酸的去磷酸化作用恢复基态。目前已知的 MKPs包括：MKP1-5，PAC1 hVH2，hVH5和Pystl，其中MKP-1和MKP-5是p38MAPK及JNK的特异性磷酸酶有时 MAPK的灭活并不依赖于双特异性磷酸酶 在 PC12 细胞，蛋白磷酸酶2A(PP2A)是ERK灭活的限速酶，同时可下调 MEK的活性，由于PP2A主要位于胞质中，因此，它主要灭活胞质中的 MAPK。,p38MAPK与肿瘤细胞 p38MAPK信号通路与肿瘤细胞生长、增殖和运动 p38 MAPK信号通路与细胞外基质降解 p38MAPK信号通路与肿瘤血管生成 p38MAPK与肿瘤细胞衰老与凋亡,p38MAPK信号通路与肿瘤细胞生长、增殖和运动肿瘤生长因子(tumor growth factor，TGF)抑制正常上皮细胞 生长，而促进恶性肿瘤细胞增殖及侵袭表型变化，在肿瘤发生 早期阶段起着重要作用。,MCF10A 细胞,TGF处 理,p38 MAPK激活,ERK12信号通路激活,细胞形态变化,细胞生长、迁移、侵袭,乙型肝炎病毒 x蛋 白,p38 MAPK,p53基因灭活,使原发性肝癌发生,Kim等发现，在H-Ras诱导的细胞侵袭和转移中，p38 MAPK活性 的抑制降低了细胞的运动能力，而ERK活性的抑制只是较小地降低 了其侵袭力，说明在Ras诱导的乳腺癌细胞侵袭和转移中，p38MA-PK是一非常关键的信号分子,WenHorng Wang等,人乳腺上皮细胞,p38 MAPK信号通路与细胞外基质降解细胞外基质和基膜降解是恶性肿瘤侵袭和转移的关键环节基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一类 与肿瘤侵袭转移密切相关的蛋白水解酶，其作用底物是细胞外 基质和基膜中的纤维网架分子，其中MMP-2和MMP-9可特异性地 降解其中的型胶原研究表明p38MAPK信号通路在多种细胞外刺激诱导的MMP表达 中发挥着重要的调控作用,HB2细胞,转染,ErbB2cDNA,酒精刺激,PI3K通路,p38MAPK,MMP-2-9基因启动子活性增强,人乳腺上皮,ErbB2过表达,MMP-2-9表达增强,人乳腺上皮癌变发生,有研究表明，p38MAPK特异性抑制剂SB203580及p38MAPK 的显性负性结构均阻断TGF-P诱导的MMP-2表达，并抑制前列 腺癌细胞的侵袭uPA（尿激酶纤维蛋白溶酶原激活物）是1种丝氨酸蛋白水解酶，对细胞迁移和肿瘤侵袭转移过程中细胞外基质的降解有重要作用。p38MAPK通路通过调控uPA的表达来影响 VEGF（血管内皮细胞 生长因子）诱导的人脐静脉内皮细胞的迁移。,p38MAPK信号通路与肿瘤血管生成 VEGF-C作为毛细淋巴管特异性生长因子，可促进毛细淋巴内皮 细胞的分裂增殖、毛细淋巴管的扩张和数量增加。大量研究表 明，在恶性肿瘤中，VEGF-C表达升高，并且与肿瘤转移相关。VEGF促使肝癌细胞转移主要是通过p38MAPK信号传导通而产生 作用 AngII可诱导自发性高血压大鼠血管外膜成纤维细胞迁移活性 增强，该过程涉及p38MAPK信号途径，p38MAPK特异性抑制剂 SB202190几乎能够完全阻断AngII诱导的血管外膜成纤维细胞 的迁移 激活p38MAPK可诱导vSMC表达血管内皮生长因子(VEGF)，SB20 3580及抗VEGF抗体可抑制细胞的迁移,p38MAPK与肿瘤细胞衰老与凋亡在肿瘤细胞中，p38MAPK活性升高，并参与调控凋亡p38MAPK主要通过以下途径调控凋亡：增强c-myc表达 磷酸化p53 参与Fas/Fasl介导的凋亡 激活c-jun和c-fos 诱导Bax转位等。在NO通过刺激bax流入线粒体而导致神经元细胞死亡的过程 中，p38MAPK的活化起到关键作用 p38MAPK亦可增强TNF-a表达，进而TNF-a活化p38MAPK,诱导凋亡。,肿瘤细胞中MAPK信号转导,问题与展望 p38MAPK信号途径对于肿瘤细胞的发生、凋亡、转移具有综 合的作用。p38MAPK信号通路在肿瘤发生过程中发挥至关重 要的作用，成为研究的靶点。,主要存在问题：,p38MAPK,通路激活因子多种多样,发挥作用的方式也复杂多样,下游底物种类复杂多样,上游激酶种类复杂多样,人体组织中通路下游效应如何,人体组织中通路在时间空间上是如何分布的,有很大的细胞类型特异性和刺激种类特异性,所导致的细胞生物学效应多种多样,展望 最初的研究发现，p38MAPK通路在参与炎症和应激反应中起重 要作用，随着研究的深入，目前对其在肿瘤中尤其是消化系肿 瘤中的作用已成热点。随着人们对 p38MAPK调控肿瘤研究的不断深入，p38MAPK抑制 剂在肿瘤方面也有着潜在的应用前景，所以利用p38很可能开发 成功肿瘤检测和治疗药品。,参考文献1 Cloutier A，Ear T，BlaisCharron E,et a1Differential involvement of NF-kappaB and MAP kinase pathways in the generation of inflammatory cytokines by human neutmphilsJ.J Leukoc Biol，2007，81(2)：567772 Kyriakis JM,Avruch J.Mammalian mitogen-activated protein kinase signal transduction pathways activated by stress and inflammationJ.Physiol Rev,2001,81(2):807869.3 Brewster JL，De Valoir T，Dwyer NC et alAn osmosensing signal transduction pathway in yeastJScience，1993，259(5102)：17601763.4 Han J,Lee JD,Bibbs L,etal.A MAP kinase targeted by endotoxin and hyperosmolarity in mammalian cellsJ.Science,1994,265(5173):808811.5 Wang XS,Diener K,Manthey CL,et al,Molecular cloning and characterization of a novel p38 mitogen-activated protein kinaseJ.J Biol Chem,1997,272(38):23 66823 674.6 Ono K，Han J111 p38 signal transduction pathway：activation and functionJCell Signal，2000，12(1)：1137 MU Jin-ye,CHEN XIao-Guang.The progress of the study on the mitogen-activated protein kinase pathwaysJ.Chin Bull Life Sci,2002,14(4):208211.8 张 奇，白晓东，付小兵p38MAPK信号通路研究进展J感染、炎症、修复，2005，16(2)：12139 Ke Z，Lin H，Fan Z，et a1MMP-2 mediates ethanolinduced invasion ofmammary epithelial cells overexpressing ErbB2J1nt J Cancer，2006，119(1)：8 10 Ito K,Hirao A,Arai F et al.Reactive oxygen species act through p38 MAPK to limit the lifespan of hematopoietic stem cells.Nat Med.2006;12:446-451.,10 Huang X，Chen S，Xu L，et a1Genistein inhibits p38 map kinase acti vation，matrix metalloproteinase type 2，and cell invasion in human prostate epithelial cellsJCancer Res，2005，65(8)：3470 11 Probin V,Wang Y,Bai A,Zhou D.Busulfan selectively induces cellular senescence but not apoptosis in WI38 fibroblasts via a p53-independent but extracellular signal-regulated kinase-p38 mitogen-activated protein kinase-dependent mechanism.J Pharmacol Exp Ther.2006;319(2):551-6012 Iwasa H,Han J,Ishikawa F.Mitogen-activated protein kinase p38 defines the common senescence-signalling pathway.Genes Cells.2003;8:131-144.13 W enHorn g Wang，Ronald L，Hullinger，et a1Hepatitis B virus X pro tein via the p38MAPK pathway induces E2F1 release and ATR kinase ediating p53 apoptosisJJ Biol Chem，2008，187(7).14 Ghatan S,Larner S,Kinoshita Y,et al.p38 MAP kinase mediates bax translocation in nitric oxide-induced apoptosis in neuronsJ.J Cell Biol,2000,150(2):335347.15 Yu J，Bian D，Mahanivong C，et a1p38 Mitogenactivated protein ki-nase regulation of endothelial cell migration depends on urokinase plasminogen activator expressionJJ Biol Chem，2004，279(48)：50446 16 陈晓字，陈 明，李 俊MAPKs信号转导在类风湿性关节炎滑膜细胞中作用J.中国药理学通报，2006，26(12)：1424817 中华医学杂志 NATIONAL MEDICAL JOURNAL OF CHINA 2005年 85卷 2期,
