ERK1/2

ERK1 /2主要被各種生長因子、離子射線、過氧化氫等磷酸化而激活,進入細胞核作用於E1k-1,c-myc,c-fos,c-jun,ATF,NF-kB和AP-1等轉錄因子,促進某些基因的轉錄與表達,和細胞的增殖與分化密切相關。

1　ERK1/2的結構特點及激活機制ERK1/2是由Boulton等[1,2]於90年代初期先後分離鑑定的一種蛋白激酶,相對分子量分別為44kD和42kD,它們有90%的相似性。ERK1/2為脯氨酸導向的絲氨酸/蘇氨酸激酶,可以使脯氨酸相鄰的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化。從細胞受到刺激至細胞出現相應的生物學效應,其間通過MAPK信號轉導通路多級激酶的級聯反應,其中包括3個關鍵的激酶,即MAPK,MAPKK和MAPKKK。MAPKKK對MAPKK的絲氨酸、蘇氨酸雙位點磷酸化而將其活化;進而使MAPKK對MAPK進行蘇氨酸、絲氨酸雙位點磷酸化[3]。ERK1/2的活化是將信號從細胞膜表面受體轉導至核的關鍵,這一轉導過程有GTPase2Ras,Raf21,絲/蘇氨酸激酶和MEK雙特異性激酶等上游元素參與;Ras/Raf/MEK/ERK細胞信號傳遞通路是由一個小GTP蛋白連接活化的受體酪氨酸激酶和胞漿蛋白組成的級聯反應。其活化的中心是使Ras進行鳥苷酸交換變成其活化形式Ras2GTP。ERKl/2是Ras通路中重要的信號分子,位於Ras的下游,主要由生長因子受體(或蛋白質酪氨酸激酶受體)介導激活,並需要Ras,PKC和Raf蛋白參與。平時ERK位於胞漿內,一旦被激活,ERK迅速穿過核膜,再激活轉錄因子或/和P70核蛋白體S6激酶。PD98059是ERKl/2信號轉導途徑的抑制劑,它可以結合ERKl/2並使其失活,阻止Raf對ERKl/2的磷酸化和激活。只有磷酸化的ERKl/2才具有活性。由於ERK和通過磷酸化反應可調節某些轉錄因子的活性,如EIk2l,c2Myc,STATs,Jun,Fos,ATF2和Max等,這些轉錄因子進一步調節它們各自靶基因的轉錄,引起特定蛋白的表達或活性改變,最終調節細胞代謝和功能,影響細胞產生特定的生物學效應[4]。

2　ERK1/2與細胞的增殖分化

2.1　ERK1/2與AngⅡ

AngⅡ導致血管平滑肌細胞PKC2α和ERK1/2表達增高,Gorin等[5]發現在AngⅡ通過AT1受體誘導的系膜細胞增殖與肥大中,ERK1/2起了非常重要的作用。且AA,Racl,NOX4活性氧產物可能作為AngⅡ的下游信號傳導分子連接AT1受體和ERK1/2。Ang2(1～7)可以顯著抑制基礎和AngⅡ介導的VSMC的PKC2α和ERK1/2的表達,推測Ang2(1～7)對增殖的抑制作用可能與影響PKC2α和ERK1/2蛋白的表達有關。

2.2　ERK1/2與PDGF2B

血小板源生長因子(PDGF2β)BB刺激培養的乳鼠心肌細胞,發現[3H]亮氨酸摻入量明顯增加,ERK1/2的磷酸化水平明顯升高[6]。血管內放射通過抑制新生內膜的形成而抑制再狹窄[4],並能減少血小板轉化生長因子2β(PDGF2β)和IL21β的表達,因此推測放射治療可能通過抑制PDGF2β和IL21β等基因表達參與抑制ERKl/2活性,後者可能進一步影響原癌基因的表達,而原癌基因表達的減少將直接導致與細胞增殖有關的蛋白質基因的轉錄和表達減少,從而抑制細胞增殖及新生內膜的形成。相關研究表明,IL215與IL22對NK細胞的調節作用與其活化的ERK1/2信號通路關係密切,IL22和IL215在NK細胞上均可通過IL22Rβγ鏈而共同活化ERK1/2並行使調節功能,該研究正在進行中。

2.3　ERK1/2與FAK

最近也有研究採用P42/44MAPK反義寡核苷酸(ODNs)來觀察到ERK1/2對VSMC增殖和(或)遷移的抑制作用[7],當黏着斑激酶(focaladhensionkinase,FAK)受到誘導和抑制其活性的調控以後,ERKl/2的活性也產生相應的變化。而且這一變化與VSMC的遷移和增殖有着調控的關係,因而可認為在細胞外基質(ECM)所誘導的VSMC遷移和增殖過程中,FAK和ERK1/2構成了ras2MAPK中發揮重要作用的關鍵信號分子。

2.4　ERK1/2與Ox2LDL

有研究表明,氧化低密度脂蛋白(Ox2LDL)誘導的VSMC增殖作用可能是通過調節G蛋白偶聯受體,啓動Ras/Raf/MAPK/ERK通路有關。Yang等[8,9]報道,Ox2LDL在導致培養血管平滑肌細胞(VSMC)增殖的同時,伴隨MAPK的活化,並可誘導ERKl/2的活化。當採用PD98059作用後,ERKl/2磷酸化被完全抑制。ERKl/2活性升高可激活其下游底物MSKl,p90RSK,c2Myc,EIk2l的磷酸化,從而啓動細胞增殖功能。ERKl/2的特異阻斷劑U0126可完全抑制Ox2LDL誘導的VSMC的增殖。Ox2LDL對ERKl/2活性的影響,提示Ox2LDL誘導VSMCs的增殖極有可能是通過活化ERKl/2這一信號通路而實現的。

3　ERK1/2與凋亡和端粒酶

ERKl/2的抗凋亡機制ERK通過磷酸化抗凋亡分子(如BadSer112),同時激活轉錄因子，

以刺激表達存活相關基因而產生抗凋亡作用[12]。穩定的鈣離子濃度對細胞週期具有重要的意義,其異常的升高或者降低都會啓動相關的凋亡機制[13]。從巳知的細胞凋亡機制看,線粒體功能異常是重要的通路,而該通路與Bcl-2家族蛋白(包括BAD,Bcl2XL和Bcl-2等)有着密切關係[14],在凋亡誘導因素的刺激下,細胞的跨膜或者胞內信號通路將被啓動,此時相對線粒體來説,BAD蛋白的磷酸化和非磷酸化將成為一個檢查點(checkpiont)。線粒體膜表面分別存在着BAX同型二聚體,非磷酸化的BAD將直接導致BAX的單聚化,從而形成線粒體的Ca2+內流和細胞色素C外流的交換通道,這將導致膜電勢降低、ATP形成不足及下游的caspapse活化[15];而磷酸化的BAD則可能誘導BAX的單聚化,從而失去作為凋亡誘導信號的功能[16]。[Ca2+]i的上升和ERKl/2通路抑制現象之間可能具有密切關係。地塞米松(DEX)刺激下,ERKl/2通路被顯著抑制。其結果是,Bcl22等抗凋亡活性蛋白失去ERKl/2的磷酸化激活,從而加速了凋亡過程的發生,且由於BAD蛋白不能被磷酸化,故導致下游的線粒體膜電勢的崩潰和ATP形成不足,內質網等Ca2+庫(calciumionpool)不能維持正常的功能,遊離Ca2+流入胞漿,從而誘發細胞凋亡。Soderstrom等[17]報道,MAPK/ERK通路的活化抑制了FAS配體及TRAIL(TNF2related2apoptosis2inducingligand)誘導的Jurkt細胞的凋亡。