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.

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.