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JAK-STAT途径
更新时间:2011-05-03   点击次数:3415次

JAK(just another kinase或janus kinase)是一类非受体酪氨酸激酶家族,已发现四个成员,即JAK1 、JAK2 、JAK3 和TYK1,其结构不含SH2 、SH3,C段具有两个相连的激酶区。
  JAK的底物为STAT,即信号转导子和转录激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT),具有SH2和SH3两类结构域。STAT被JAK磷酸化后发生二聚化,然后穿过核膜进入核内调节相关基因的表达,这条信号通路称为JAK-STAT途径,可概括如下:
JAK-STAT信号途径

  1、 配体与受体结合导致受体二聚化;
  2、 二聚化受体激活JAK;
  3、 JAK将STAT磷酸化;
  4、 STAT形成二聚体,暴露出入核信号;
  5、 STAT进入核内,调节基因表达。
  细胞因子(cytokine),如:白介素(IL)、干扰素(IFN)、集落刺激因子(CSF)、生长激素(GH)等,在造血细胞和免疫细胞通讯上起作用,这类细胞因子的受体为单次跨膜蛋白,本身不具有酶活性,但与配体结合后发生二聚化而激活,罗织或连接胞内酪氨酸蛋白激酶(如,JAK),其信号途径为JAK-STAT或RAS途径。

有些信号传导途径包括大量的成分(允许高度放大信息)以及各种反馈途径(允许对信号持续时间和强度的敏感度控制)。JAK-STAT 途径则非常简单,有三个成分组成。

JAT-STAT 途径由几种细胞因子(Cytokin)受体激活。这些受体不具有明显的激酶活性,但细胞因子结合能引起受体二聚化,提供作用并激活JAK 激酶的信号。JAK 激酶(zui初称为Janus激酶)的名子来自其每个分子有两个激酶结构域的特点。JAK家族有几个成员已被鉴定 (JAK1、2、3 等等),每一个与特异性的细胞因子受体结合。活化的(二聚体)细胞因子受体和JAK激酶作用,实际上能产生与配体诱导酪氨酸激酶受体二聚化相同的效果。其不同点是,受体和激酶活性由不同的蛋白质提供。

JAK 激酶是酪氨酸激酶,其主要底物是称为STAT 的转录因子。有超过7 种STAT,每个都由特殊系列的JAK 激酶磷酸化。磷酸化在JAK 与受体在质膜上结合时发生。一对JAK 激酶与活化的受体作用,两者对保证途径的正常功能都很重要。例如,应答干扰素(Interferon)IFNγ的刺激同时需要JAK1 和JAK2。

STAT 磷酸化导致同二聚体(Homodimer)和异二聚体(Heterodimer)的形成。二聚化的基础是一个亚基中SH2 结构域与另一亚基中磷酸化酪氨酸相互作用。

STAT 二聚体进入核内,在有些情况下与其它蛋白质共同作用。它们结合到靶基因特异性识别元素上,从而激活靶基因转录。

一系列相关的细胞因子受体、JAK 激酶和 STAT 转录因子,其特异性是如何获得的呢?许多受体能够激活同一个JAK,但激活不同的STAT,这使问题更尖锐化。特异性的控制在于多成分复合体的形成,包括受体、JAKs 和STATs。STAT 直接与受体和JAK作用,每一STAT 的SH2 结构域能识别某个受体上的结合位点,因此特异性的控制在于STAT。JAK-STAT 途径的激活是瞬间的,其活性能被一个磷酸酶的作用终止。例如,红细胞生成素(Erythropoietin,血红细胞激素)与其受体结合激活途径。另一个成分的结合则使该途径终止。磷酸化酶SH-PTP1 通过其SH2 结构域结合到红细胞生成素受体的酪氨酸磷酸化位点,受体上这个位点可能由JAK2磷酸化。磷酸化酶随后磷酸化JAK2并终止相应的STAT的活性。这形成了一个简单的反馈回路:红细胞生成素受体激活JAK2,JAK2作用于受体的一个位点上,这个位点被磷酸化酶识别,反过来作用于JAK2。这再一次证明多成分复合体的形成,可用来确保控制途径的特异性。
 

 

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