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JAK-STAT途徑
更新時(shí)間:2011-05-03   點(diǎn)擊次數(shù):3545次

JAK(just another kinase或janus kinase)是一類(lèi)非受體酪氨酸激酶家族,已發(fā)現(xiàn)四個(gè)成員,即JAK1 、JAK2 、JAK3 和TYK1,其結(jié)構(gòu)不含SH2 、SH3,C段具有兩個(gè)相連的激酶區(qū)。
  JAK的底物為STAT,即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT),具有SH2和SH3兩類(lèi)結(jié)構(gòu)域。STAT被JAK磷酸化后發(fā)生二聚化,然后穿過(guò)核膜進(jìn)入核內(nèi)調(diào)節(jié)相關(guān)基因的表達(dá),這條信號(hào)通路稱(chēng)為JAK-STAT途徑,可概括如下:
JAK-STAT信號(hào)途徑

  1、 配體與受體結(jié)合導(dǎo)致受體二聚化;
  2、 二聚化受體激活JAK;
  3、 JAK將STAT磷酸化;
  4、 STAT形成二聚體,暴露出入核信號(hào);
  5、 STAT進(jìn)入核內(nèi),調(diào)節(jié)基因表達(dá)。
  細(xì)胞因子(cytokine),如:白介素(IL)、干擾素(IFN)、集落刺激因子(CSF)、生長(zhǎng)激素(GH)等,在造血細(xì)胞和免疫細(xì)胞通訊上起作用,這類(lèi)細(xì)胞因子的受體為單次跨膜蛋白,本身不具有酶活性,但與配體結(jié)合后發(fā)生二聚化而激活,羅織或連接胞內(nèi)酪氨酸蛋白激酶(如,JAK),其信號(hào)途徑為JAK-STAT或RAS途徑。

有些信號(hào)傳導(dǎo)途徑包括大量的成分(允許高度放大信息)以及各種反饋途徑(允許對(duì)信號(hào)持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的敏感度控制)。JAK-STAT 途徑則非常簡(jiǎn)單,有三個(gè)成分組成。

JAT-STAT 途徑由幾種細(xì)胞因子(Cytokin)受體激活。這些受體不具有明顯的激酶活性,但細(xì)胞因子結(jié)合能引起受體二聚化,提供作用并激活JAK 激酶的信號(hào)。JAK 激酶(zui初稱(chēng)為Janus激酶)的名子來(lái)自其每個(gè)分子有兩個(gè)激酶結(jié)構(gòu)域的特點(diǎn)。JAK家族有幾個(gè)成員已被鑒定 (JAK1、2、3 等等),每一個(gè)與特異性的細(xì)胞因子受體結(jié)合?;罨模ǘ垠w)細(xì)胞因子受體和JAK激酶作用,實(shí)際上能產(chǎn)生與配體誘導(dǎo)酪氨酸激酶受體二聚化相同的效果。其不同點(diǎn)是,受體和激酶活性由不同的蛋白質(zhì)提供。

JAK 激酶是酪氨酸激酶,其主要底物是稱(chēng)為STAT 的轉(zhuǎn)錄因子。有超過(guò)7 種STAT,每個(gè)都由特殊系列的JAK 激酶磷酸化。磷酸化在JAK 與受體在質(zhì)膜上結(jié)合時(shí)發(fā)生。一對(duì)JAK 激酶與活化的受體作用,兩者對(duì)保證途徑的正常功能都很重要。例如,應(yīng)答干擾素(Interferon)IFNγ的刺激同時(shí)需要JAK1 和JAK2。

STAT 磷酸化導(dǎo)致同二聚體(Homodimer)和異二聚體(Heterodimer)的形成。二聚化的基礎(chǔ)是一個(gè)亞基中SH2 結(jié)構(gòu)域與另一亞基中磷酸化酪氨酸相互作用。

STAT 二聚體進(jìn)入核內(nèi),在有些情況下與其它蛋白質(zhì)共同作用。它們結(jié)合到靶基因特異性識(shí)別元素上,從而激活靶基因轉(zhuǎn)錄。

一系列相關(guān)的細(xì)胞因子受體、JAK 激酶和 STAT 轉(zhuǎn)錄因子,其特異性是如何獲得的呢?許多受體能夠激活同一個(gè)JAK,但激活不同的STAT,這使問(wèn)題更尖銳化。特異性的控制在于多成分復(fù)合體的形成,包括受體、JAKs 和STATs。STAT 直接與受體和JAK作用,每一STAT 的SH2 結(jié)構(gòu)域能識(shí)別某個(gè)受體上的結(jié)合位點(diǎn),因此特異性的控制在于STAT。JAK-STAT 途徑的激活是瞬間的,其活性能被一個(gè)磷酸酶的作用終止。例如,紅細(xì)胞生成素(Erythropoietin,血紅細(xì)胞激素)與其受體結(jié)合激活途徑。另一個(gè)成分的結(jié)合則使該途徑終止。磷酸化酶SH-PTP1 通過(guò)其SH2 結(jié)構(gòu)域結(jié)合到紅細(xì)胞生成素受體的酪氨酸磷酸化位點(diǎn),受體上這個(gè)位點(diǎn)可能由JAK2磷酸化。磷酸化酶隨后磷酸化JAK2并終止相應(yīng)的STAT的活性。這形成了一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋回路:紅細(xì)胞生成素受體激活JAK2,JAK2作用于受體的一個(gè)位點(diǎn)上,這個(gè)位點(diǎn)被磷酸化酶識(shí)別,反過(guò)來(lái)作用于JAK2。這再一次證明多成分復(fù)合體的形成,可用來(lái)確??刂仆緩降奶禺愋?。
 

 

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