23.3: Kaskady sygnalizacyjne MAPK

MAPK Signaling Cascades
JoVE Core
Cell Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Cell Biology
MAPK Signaling Cascades
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

4,823 Views

01:07 min
April 30, 2023

Kinaza białkowa aktywowana mitogenem lub szlak MAPK aktywuje trzy sekwencyjne kinazy w celu regulacji odpowiedzi komórkowych, takich jak proliferacja, różnicowanie, przeżycie i apoptoza. Kanoniczny szlak MAPK rozpoczyna się od wiązania mitogenu lub czynnika wzrostu z RTK. Aktywowane RTK stymulują Ras, który rekrutuje Raf lub kinazę MAP3 (MAPKKK), pierwszą kinazę kaskady sygnalizacyjnej MAPK. Raf dodatkowo fosforyluje i aktywuje kinazy MEK lub MAP2 (MAPKK), które z kolei fosforylują kinazę MAP, końcową kinazę kaskady. Aktywowana kinaza MAP fosforyluje teraz dalsze substraty, w tym czynniki transkrypcyjne, i ułatwia zmiany ekspresji genów w celu wywołania odpowiedniej odpowiedzi komórkowej. Trzy rodzaje szlaków MAPK u ssaków to:

  • ERK (kinazy regulowane sygnałem zewnątrzkomórkowym).
  • JNK (kinazy aminokońcowe Jun).
  • P38/SAPK (kinazy białkowe aktywowane stresem).

Klasyczny szlak ERK jest aktywowany, gdy czynniki wzrostu lub mitogeny wiążą się i aktywują RTK, GPCR lub integryny, aby zainicjować wzrost i różnicowanie komórek. Stresy środowiskowe, takie jak promieniowanie, stres oksydacyjny i uszkodzenia DNA, indukują aktywację rodziny JNK i powodują śmierć komórek i stan zapalny. Alternatywnie, szlaki P38 są również aktywowane w odpowiedzi na stresy środowiskowe i cytokiny, promując stan zapalny, śmierć komórki, różnicowanie komórek i regulację cyklu komórkowego.

Eukarionty wykorzystują wszystkie trzy moduły kinazy MAP i wywołują różne reakcje w komórce. Za pomocą rusztowań często dzielą te same kinazy i aktywują różne białka efektorowe bez przesłuchów między szlakami sygnałowymi. Białka rusztowania kierują przychodzący sygnał do odpowiedniego modułu MAPK, zapewniając specyficzność sygnału, wywołując w ten sposób odpowiednią odpowiedź. Białko rusztowania zwiększa również transdukcję sygnału poprzez lokalizację lub orientację kompleksów białkowych w pobliżu ich substratów. Na przykład, gdy Ras jest aktywowany, supresor kinazy Ras lub białka KSR rekrutuje MEK1/2 do błony plazmatycznej i umieszcza go obok Raf, aktywując białka ERK1 i ERK2. KSR jest białkiem rusztowania specyficznym dla szlaku, które pozwala uniknąć przesłuchów między równolegle występującymi modułami MAPK. Połączony efekt lokalizacji białek adaptorowych, substratu i powiązanych kinaz wzmacnia przekazywanie sygnału. Aktywowana kinaza MAP fosforyluje swoje substraty cytoplazmatyczne lub jest transportowana do jądra w celu aktywacji czynników transkrypcyjnych, takich jak c-Jun i c-Fos, ostatecznie wyzwalając gen cykliny D1 i promując postęp cyklu komórkowego.