丝裂原活化蛋白激酶.

40
88
哺乳动物MAPK
MAPK
其他名称
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
ERK2 p42 MAPK 100
p38 α p38 CSBP
50
100
p38 β
p38 -2
47
75
p38 γ ERK6 SAPK3 44
62
p38 δ SAPK4
42
64
ERK5 BMK1
51
ERK7
41
第九章
丝裂原活化蛋白激酶 信号转导通路
丝裂原活化蛋白激酶
(mitogen-activated protein kinase,MAPK) • Ser/Thr蛋白激酶 • 受细胞外刺激而激活 • 在所有真核细胞中高度保守 • 通路组成 — 三级激酶模式 • 调节多种重要的细胞生理/病理过程
本章主要内容： • MAPK 信号通路的成员 • MAPK的蛋白结构 • MAPK通路模式 • MAPK的激活 • MAPK信号转导通路间的关系
母 Ste5： 的 支架蛋白 交 配 Ste12： 通 转录因子
路
支架蛋白 ( Scaffold protein) 其主要功能是将其他蛋白质结合在一 起，促进它们相互作用。 • 将细胞信号通路中的各种信号分子结 合在一起，形成复合物 • 起生理性隔室化的效应,从而防止该通 路与其他通路发生交联 • 含有许多蛋白结合域
（二）MAPK的二级结构和超二级结构 以ERK2为例 N端域 — 主要由β折叠和2个α螺旋组成 （1~109和320~358位氨基酸残基） C端域 — α螺旋，含磷酸化唇和MAPK插 入，催化环（Arg-147~152) （110~319位氨基酸残基） 交界处的裂隙 — ATP结合位点
（三）MAPK的空间结构特征 大体结构：非常相似 底物结合口袋的结构特征：
哺乳动物MAPK
MAPK
其他名称
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
ERK1 p44 MAPK
88
ERK2 p42 MAPK 100
ERK3α p62 rat ERK3 43
100
ERK3β human ERK3 42
74
JNK1 SAPKγ
40
87
JNK2 SAPK α
41
100
JNK3 SAPK β
四、MAPK的激活 MAPK激活机制的发现 重要的实验观察：
• 20世纪80年代，观察到当GF刺激时， Tyr被磷酸化的主要蛋白为42kDa
• 佛波酯醇刺激时，产生同样的蛋白 • 胰岛素RTK催化Ser/Thr蛋白激酶 • 胰岛素刺激，产生Thr和Tyr双磷酸化的
42kDa蛋白
MAPK的激活机制 • 活性部位位于两个折叠域的界面 • 是通过Thr和Tyr的双位点同时磷酸化 而被激活
源，酪氨酸磷酸化位点是MAPK独特的。 磷酸化位点的三肽模体 — TXY ERK和ERK5 — TEY
p38 — TGY
JNK — TPY
• 三肽模体位于L12 • 各亚族L12长度不同 • 活化唇 (activation lip) • 各亚族都具有12个保守亚区 —
真核细胞蛋白激酶超家族区分标志之一 • 家族成员之间具有较高的同源性
无活性时被阻断，有活性时暴露出。 ATP结合位点的结构特征：
大小、形状、疏水性和电荷等不同 磷酸基团结合位点： 4个保守位点
三、MAPK通路模式
刺激
生长因子、细胞因子、射线、渗透压
MKKK MAP3K、MEKK
MKK MAP2K、MEK
MAPK ERK, JNK/SAPK, p38, ERK5/BMK 反应底物 转录因子、蛋白激酶、细胞骨架蛋白等
一、MAPK 信号通路的成员
MAPK是信号从细胞表面→核内的重 要转递者。
已鉴定的 (据1999的统计)：
MAPK激酶激酶 (MKKK) 14种
MAPK激酶 (MKK)
7种
MAPK
12种
MKKK(MAP Kinase Kinase Kinase) 亚族：
MKK (MAP Kinase Kinase)亚族：
例：ERK2 — Tyr-185 , Thr-183 pY185 — 解除L12对底物结合的阻断
• MAPK是Pro指导的蛋白激酶
对于ERK2来说，其底物的一般保守性 序列为 Pro-X-Ser/Thr-Pro • 活化环中Tyr-185 和Thr-183的磷酸化， 引起该环重新折叠，与Arg结合位点相 互作用 • 酸性氨基酸替代，不导致组成性活化 • MAPK的点突变不影响其活性
（二）单倍体酵母与交配有关的通路
• 酿酒酵母的2种交配型(单倍体)： a细胞型和 α细胞型
• 2种性信息素：a因子和 α因子 • 7次跨膜受体：Ste3和 Ste2 • 异三聚体G蛋白：
Gpa1 — α亚基 Ste4 — β亚基 Ste18 — γ亚基
Ste2 receptor
酿 酒 ste： 酵 不育基因
未被Ste7激活时， 是浸润生长的抑制 物，被Ste7激活时， 刺激浸润生长。
FUS3和KSS1的鉴别： • 刺激激活的条件不同
ຫໍສະໝຸດ Baidu
（三）浸润通路 缺乏氮源 — 形态改变
假菌丝： 缺乏氮源时，椭圆型的双倍酵母进行
不对称的细胞分裂以产生一个细而长的子 细胞，后者又不断产生长的子细胞。由于 母细胞与子细胞仍然相连，因此这种单级 分裂方式的不断重复将产生由延长的细胞 组成的丝状物。
KSS1： 丝状生长所需要
(单倍体，双倍体) 注：
MKK4
MKK6
MKK
MKK3 MKK7 MEK5 MEK2 MEK1
MAPK (MAP Kinase)亚族：
ERK2 ERK1 ERK4 ERK3 ERK5 JNK2 JNK3
JNK1
JNK2 JNK3
JNK1
p38β p38α p38δ p38γ
二、MAPK的蛋白结构
（一）MAPK的一级结构 苏氨酸磷酸化位点与其他蛋白激酶同
五、酵母MAPK通路 酿酒酵母 — 已鉴定出5条 • 单倍体的交配途径 • 浸润性生长通路 • 细胞壁重构通路 • 双组分渗透压感受器通路 • Sho1渗透压感受器通路
（一）酵母菌中MAPK模式的组成和作用 酿酒酵母：4种MKKK 4种MKK 6种MAPK 其中，4种参加明确的5种MAPK通路 2种 (SMK1, YKL161C)参加未知 的MAPK通路 3个成员通过与支架蛋白结合而联在一起