Введение
Путь сигнализации клеток Путь MAPK/ERK (также известный как Ras Raf MEK ERK) представляет собой цепь белков в клетке, которая передает сигнал от рецептора на поверхности клетки к ДНК в ядре клетки. Сигнал начинается, когда сигнальная молекула связывается с рецептором на поверхности клетки, и заканчивается, когда ДНК в ядре экспрессирует белок и вызывает некоторые изменения в клетке, такие как деление клетки. Путь включает в себя многие белки, такие как митогеноактивированные белковые киназы (MAPK), первоначально называемые внеклеточными сигнальными регулируемыми киназами (ERK), которые взаимодействуют путем добавления фосфатных групп к соседнему белку (фосфорилируя его), тем самым действуя как переключатель "включения" или "выключения". Когда один из белков в пути мутации, он может застрять в положении "включен" или "выключен", необходимый шаг в развитии многих видов рака. Фактически, компоненты пути MAPK/ERK были впервые обнаружены в раковых клетках, и препараты, которые обращают переключатель "включения" или "выключения", исследуются в качестве методов лечения рака.
The MAPK/ERK pathway (also known as the Ras Raf MEK ERK pathway) is a chain of proteins in the cell that communicates a signal from a receptor on the surface of the cell to the DNA in the nucleus of the cell. The signal starts when a signaling molecule binds to the receptor on the cell surface and ends when the DNA in the nucleus expresses a protein and produces some change in the cell, such as cell division. The pathway includes many proteins, such as mitogen activated protein kinases (MAPKs), originally called extracellular signal regulated kinases (ERKs), which communicate by adding phosphate groups to a neighboring protein (phosphorylating it), thereby acting as an "on" or "off" switch. When one of the proteins in the pathway is mutated, it can become stuck in the "on" or "off" position, a necessary step in the development of many cancers. In fact, components of the MAPK/ERK pathway were first discovered in cancer cells, and drugs that reverse the "on" or "off" switch are being investigated as cancer treatments.
Предыстория
Сигнал, который запускает путь MAPK/ERK, - это связывание внеклеточного митогена с рецептором поверхности клетки. Это позволяет белку Ras (маленькой GTPазе) обменять молекулу GDP на молекулу GTP, переключая "ключатель включения/выключения" пути. Затем Ras-белок может активировать MAP3K (например, Raf), который активирует MAP2K, который активирует MAPK. Наконец, MAPK может активировать транскрипционный фактор, такой как Myc. Этот процесс более подробно описан ниже.
Активация Ras
Рецепторно- связанные тирозинкиназы, такие как рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), активируются экстраклеточными лигандами, такими как эпидермальный фактор роста (EGF). Привязка EGF к EGFR активирует активность тирозинкиназы цитоплазматического домена рецептора. EGFR фосфорилируется на остатках тирозина. Докинг-белки, такие как GRB2, содержат домен SH2, который связывается с остатками фосфотирозина активированного рецептора. GRB2 связывается с гуаниновым нуклеотидным обменным фактором SOS через два SH3 домена GRB2. Когда комплекс GRB2 SOS присоединяется к фосфорилированному EGFR, SOS активируется. Затем активированный SOS способствует удалению ВВП из члена подсемейства Ras (в первую очередь H Ras или K Ras). Затем Ras-белок может связываться с GTP и активироваться. Помимо EGFR, другие рецепторы поверхности клетки, которые могут активировать этот путь через GRB2, включают Trk A/B, рецептор фактора роста фибробластов (FGFR) и PDGFR.
Каскад киназы
Активированный Ras затем активирует активность белковой киназы киназы RAF. RAF-киназа фосфорилирует и активирует MAPK/ERK-киназу (MEK1 или MEK2). MEK фосфорилирует и активирует митоген-активированную белковую киназу (MAPK). RAF и MAPK/ERK являются серин/треонин специфическими белковыми киназами. MEK - это серин/тирозин/треонин-киназа. В техническом смысле RAF, MEK и MAPK являются митогенно-активированными киназами, как и MNK (см. ниже). MAPK первоначально назывались "внеклеточными сигнальными регулируемыми киназами" (ERK) и "микротубульными ассоциированными белковыми киназами" (MAPK). Одним из первых белков, известных как фосфорилированные ERK, был связанный с микротубулами белок (MAP). Как обсуждается ниже, позже были обнаружены многие дополнительные мишени для фосфорилирования MAPK, и белок был переименован в "митоген-активированную белковую киназу" (MAPK). Серия киназ от RAF до MEK до MAPK является примером каскада белковых киназ. Такие серии киназ обеспечивают возможность регуляции обратной связи и усиления сигнала.
Клиническое значение
Неконтролируемый рост - необходимый шаг для развития всех видов рака. При многих видах рака (например, меланомы) дефект в пути MAP/ERK приводит к неконтролируемому росту. Многие соединения могут ингибировать этапы в пути MAP / ERK, и поэтому являются потенциальными лекарствами для лечения рака, такого как болезнь Ходжкина. Первым лекарственным средством, лицензированным для воздействия на этот путь, является сорафениб - ингибитор киназы Раф. Другие ингибиторы Рафа включают SB590885, PLX4720, XL281, RAF265, энкорафениб, дабрафениб и вемурафениб. Было установлено, что акупунктурная моксибуция играет роль в облегчении алкогольной травмы слизистой оболочки желудка у мышиной модели, что может быть тесно связано с ее эффектом в регулировании активности эпидермального фактора роста / пути трандукции сигнала ERK. RAF ERK также участвует в патофизиологии синдрома Нунана, полимальформативного заболевания. Анализ белковых микромассивов может использоваться для обнаружения тонких изменений в активности белка в сигнальных путях. Развивающиеся синдромы, вызванные мутациями зародышевой линии в генах, которые изменяют компоненты RAS пути трандукции сигнала MAP/ERK, называются RASopathies.