经典信号通路——JAK-STAT信号通路
JAK-STAT通路是一条由细胞因子刺激的信号转导通路,参与细胞的生长、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。此通路主要由三个类别组成:酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和产生效应的转录因子STAT。
酪氨酸激酶受体本身不具有激酶活性, 但是细胞内有酪氨酸激酶JAK的结合位点,受体与配体结合后,活化与之结合的JAK,磷酸化靶蛋白的酪氨酸残基,将信号从细胞外传递到细胞内。因此,JAK是一类非跨膜型的酪氨酸激酶,既能磷酸化细胞因子受体又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。
哺乳动物中JAK家族有四个成员,分别是JAK 1、JAK 2、JAK 3、Tyk 2。STAT被称为信号转导子和转录激活子,在信号转导和转录激活上发挥重要作用。目前已发现7个不同成员:STAT 1、STAT 2、STAT 3、STAT 4、STAT 5a、STAT 5b、STAT 6。它们在近C端都含有保守的酪氨酸残基,可以被JAKs磷酸化。磷酸化的STATs与保守的SH2结构域相互作用形成二聚体复合物,同时依赖于输入蛋白转入细胞核。在细胞核内聚合体STATs与特定的调控序列结合,从而激活或抑制目的基因的转录水平。
JAK和STAT是许多调节细胞增殖、分化、存活和病原体抵抗信号通路中的关键部分,这一通路涉及到IL-6(gp130)受体家族,它帮助调节B细胞的分化,浆细胞生成和急性期反应。
STAT在未被激活的情况下一直在细胞浆中待命,一旦有危险信号刺激,则立刻磷酸化并集合到细胞核发挥转录功能,响应速度快。
JAK/STAT途径介导细胞因子的效应,不仅可以介导用来作为抗病毒和抗增殖剂的干扰素的效应,还可以介导可治疗贫血的促红细胞生成素、治疗血小板减少症的血小板生成素、治疗中性粒细胞减少症的G-CSF的效应。当这些信号通路出现紊乱时,就有可能导致癌症的发生。
研究发现在人类肿瘤、心血管疾病以及恶性白血病中都发现JAK-STAT信号通路蛋白的异常持续性激活,它们中的一些蛋白水平可作为疾病检测的指标。目前体内研究JAK-STAT信号通路在干细胞更新与分化中的作用常以果蝇为模型生物,大量的研究也证实JAK-STAT信号通路在血液生成和胚胎发育期调节果蝇干细胞的分化。另外在肠道干细胞的分化或生殖干细胞的功能维持中,JAK-STAT信号通路都起到关键性的调控作用。
表1 JAK-STAT信号通路常用抑制剂