生物工程学院第八届学术报告汪加红

,细胞信号转导通路,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路的表达机制及其在恶性肿瘤治疗方面的研究进展和展望,主讲人：汪加红班级：微生物10302,制作日期：2011年12月19日,人体细胞之间的信息传递可通过相邻细胞的直接接触来实现，但更重要的则是通过细胞分泌各种化学物质来调节自身和其他细胞的代谢和功能。这些具有调节细胞生命活动的化学物质被接收细胞的特异性受体所调停，受体的活化作用引发多种胞内信号转导通路，并最终调节基因表达和代谢生理反应。,错综复杂的信号通道构成的信号网把人与人的距离缩小了！,错综复杂的信号通道构成的信号网把细胞与细胞的距离缩小了！,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路表达机制,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在恶性肿瘤治疗方面的研究进展,致谢及参考文献,内容提要,细胞信号转导通路,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在恶性肿瘤治疗方面的研究展望,细胞信号传导通路,特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生理效应。,基本组成、基本步骤及流程示意图,细胞信号传导通路,信息物质,细胞内信号物质,细胞外信号物质,自分泌信号分子,1.EGF,2.PDGF,3.IGF,4.NGF,5.FGF,6.VEGF,7.HGF,8.M-CSF,8.巨噬细胞集落刺激生长因子,1.表皮生长因子,2.血小板生长因子,6.血管内皮生长因子,4.神经生长因子,7.肝细胞生长因子,9.,3.胰岛素样生长因子,5.成纤维细胞生长因子,受体,胞内受体,膜受体,酶联受体（酪氨酸蛋白激酶活性的受体）,G-蛋白偶联受体,离子通道型受体,受体酪氨酸激酶（RTKs）,RTKs都是由三个部分组成的：含有配体结合位点的细胞外结构域、单次跨膜的疏水螺旋区、含有酪氨酸蛋白激酶（RTK）活性的细胞内结构域。,细胞信号传导通路,细胞信号传导通路,受体型酪氨酸激（TPKs）,ras基因，一种原癌基因，因首先发现于大鼠肉瘤病毒而得名。产物为小G蛋白的一种，细胞信号转导中，在鸟苷酸置换因子作用下，无活性的ras-GDP可转变为有活性的ras-GTP，通过启动信号转导中的MAPK途径，参与细胞增殖、分化。该基因在人类癌细胞中常发生突变。,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路表达机制,丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activatedproteinkinases,MAPK）是哺乳动物细胞内广泛存在的一类丝苏氨酸蛋白激酶，目前，至少鉴定出了4种MAPK家族成员：细胞外信号调节激酶(ERKs12)；c-JunN末端激酶(JNK)应激活化激酶（SAPK）；p38蛋白激酶(p38kinase)和ERK5。,MAPK的介绍,每种MAPK有特定的MAPK激酶（MAPKK）激活，后者又被MAPKK激酶激活，MAPK信号通路正是通过这种保守的三级酶促级联反应激活其下有转录因子（能识别启动子、增强子或特定序列而调控基因表达的蛋白质），MAPK是该信号通路的枢纽，激活的MAPK通过磷酸化核转录因子、细胞骨架蛋白激酶类等，参与细胞增殖、分化、转化及凋亡，并与炎症、肿瘤及其他多种疾病发生机制有密切的关系。,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路表达机制,ERK12信号通路的表达机制,生长因子血清及佛波酯等外界刺激,受体酪氨酸激酶、G蛋白偶联的受体和部分细胞因子受体,二聚体,生长因子受体,酪氨酸激酶被激活,鸟苷酸交换因子SOS,结合蛋白Ras的GDP解离而结合GTP,激活Ras,与丝苏氨酸蛋白激酶Raf-1的氨基端结合,磷酸化MEK1MEK2,细胞核内的,转录因子如c-fos、c-Jun、Elk-1、c-myc和ATF2等磷酸化,参与细胞增殖与分化的调控,磷酸化胞浆内的细胞骨架成份,参与细胞形态的调节及细胞骨架的重分布,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路表达机制,JNKSAPK信号通路的表达机制,应激刺激（如紫外线、热休克、高渗刺激及蛋白合成抑制剂等）、细胞因子（TNF，IL-1）、Rho、生长因子（EGF）及某些G蛋白偶联的受体激活。,双特异性激酶JNKKinase（JNKK）,核内的转录因子c-Jun氨基末端63及73位的丝氨酸残基磷酸化,促进c-Junc-Fos异二聚体及c-Jun同二聚体的形成,许多基因启动子区AP-1位点,增强其转录活性,增加特定基因的转录活性,JNKSAPK,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路表达机制,MEK5通路MEK5通路的表达机制,ERK5通路可被多种胞外刺激（如氧化剂、青石棉、高渗压应、生长因子）激活。MEK5是ERK5的上游特异性激酶，被激活的ERK5其自主磷酸化水平急剧增加，并能磷酸化MRK5上的多个位点，目前还不清楚ERK5这种自主磷酸化水平的变化对其生物学功能有何影响。,MEK5基因启动子区-163变异纯合型CC是中国南方人群散发性结直肠癌发病的独立保护因素，其变异基因型TC/CC在吸烟人群中对散发性结直肠癌的发病也有一定的保护作用。MEK5-163CC变异基因型可能是通过下调MEK5蛋白的表达从而起到抑癌的功能。,广州中医药大学附属第二医院，广东省中医院胃肠外科,首次通过实验探讨丝分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）信号通路MEK5基因启动子区多态性与中国华南地区散发性结直肠癌（colorectalcancerCRC）易感性的关系。,采用病例对照法，收集华南地区737例散发性结直肠癌患者及703例健康人血液DNA，利用TaqMan-MBG荧光探针法分析分析MEK5基因启动子区多态性。,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在治疗恶性肿瘤药物的研究进展,背景资料,癌症（cancer），医学术语亦称恶性肿瘤（malignantneoplasm），中医学中称癌，为由控制细胞生长增殖机制失常而引起的疾病。癌细胞除了生长失控外，还会局部侵入周遭正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。无论在发达国家还是发展中国家，癌症都是导致人们死亡的主要“杀手”之一。现在我国的癌症患者数量大概是310万，每年新增发病的人数大概是220万，每年的死亡人数是160万，这个数字相当大。,近年来发现ras是基因突变及MAPK的过度激活与肿瘤发生有关，这些激酶可能是癌症治疗的靶点，可以设计比常规化疗药物毒性较小的药物来阻断增殖信号的传递，从而抑制肿瘤的生长。多种针对RastoMAPK信号通路的激酶抑制剂已经进入临床研究。,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在治疗恶性肿瘤药物的研究进展,微生物来源的RastoMAPK信号传递通路抑制剂,法尼基转移酶抑制剂,MEK1选择性抑制剂,间接干扰RastoMAPK信号传递通路的抑制剂,间接干扰RastoMAPK信号传递通路的抑制剂,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在治疗恶性肿瘤药物的研究进展,法尼基转移酶抑制剂,1990年又发现Ras须经法尼基化，即一种脂类翻译后修饰才能起致癌作用。Ras法尼基化成为开发新型抗癌药物的一个主要靶点。1993年报道了第一个法尼基转移酶抑制剂，5年后期临床实验结果公布。这种快速进展是由于临床前模型中证明该抑制剂有显著的抗转录活性而又没有明显毒性。一些化学合成的法尼基转移酶抑制剂已经进入了临床实验。微生物代谢产物也是法尼基转移酶抑制剂的广阔来源，筛选到的代表性抗生素。,TAN1813,料,资,景,背,TAN-1813阻断NIH3T3Kras细胞于G2和G2M期，诱导NIH3T3KRas细胞转化表型的形态学逆转。,来源于真菌,1,5/30/2020,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在治疗恶性肿瘤药物的研究进展,andrastin,不可逆地抑制人单核细胞THP1来源的法尼基转移酶活性,以重组p21Ras蛋白为底物,andrastinA，andrastinB和andrastinC,andrastinA在细胞内对Ras蛋白的加工没有作用，但能直接与P-糖蛋白相互作用而抑制抗癌药物在耐药细胞中的外排。,manumycin,是从链丝菌发酵培养液中发现的，分子中含有共轭多烯链、酰胺基团和环戊醇酮等手霉素族抗生素共有的结构特征。,可抑制成神经管细胞瘤、胰腺癌细胞的生长,与法尼基焦磷酸酯竞争性结合法尼基转移酶，特异性强而且毒性低。,2,3,L783277,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在治疗恶性肿瘤药物的研究进展,MEK1选择性抑制剂,Raf-1活化之后，它使MEK1和MEK2（此后称MEK）上2个不同的丝氨酸残基磷酸化和活化。除MEK1和MEK2外还未发现其它MEK底物。这种严谨的选择性以及独特的可磷酸化的能力与该激酶在信号整合至MAPK途径的过程中扮演中枢角色相适应。MEK的组成性活化可导致细胞转化。尽管还未确定MEK是癌基因产物，但MEK是受已知癌基因活化的许多有丝分裂信号转导途径的焦点。用MEK抑制剂PD98059完成的关键性研究为进一步探索MEK是否能作为抗癌药物的靶点来开发提供了动力。在这些推理性研究中，抑制MEK不仅使细胞增殖受挫，而且还影响多种不同的细胞事件，包括分化、凋亡和血管生成。基于这些总的发现，抑制双特异性MEK激酶代表了药理学干预癌症的一个引人注意的靶点。,R,二羟基苯甲酸内酯,竞争ATP而特异性抑制MEK,高通量筛选微生物发酵液鉴定的一个化合物,阻断抗原诱导的白介素2（niterleukin，IL2）分泌,能够阻断抗原诱导的外周血T细胞的活化,有效抑制佛波酯ionomycin诱导的NFAT活化,1,2,抗肿瘤药物正从传统的细胞毒性药物向针对机制多环节的作用的新药物发展，目前国内外关注的抗肿瘤作用的新靶点和相应的新型抗肿瘤剂或手段，包括以细胞信号转导分子为靶点信号转到通路抑制剂。理论上讲任何针对MAPK信号通路及其上游激酶的抑制均有治疗癌症潜力，针对该信号传导通路设计的抗癌瘤药物从理论上讲，不像传统化疗药物一样直接引起DNA的提取，副作用更小，治疗相对性更强，另外，该通路各成分活化还是癌症预后不良因素，可以导致治疗耐药，抑制该通路可逆转耐药，提高在人体外放化疗的效果，所以信号通路抑制剂与传统放化疗手段连用可起到放化疗増敏的作用。因此了解MAPK信号通路在各种癌症中的作用机制有助于开发新的分子靶点抗癌药物（信号转导抑制剂），为抗癌治疗开辟新的天地。,丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路在恶性肿瘤治疗方面的研究展望,致谢,感谢武汉职业技术学院生物工程学院生物研究所所长谭新国教授及叶斌老师的辛勤指导！感谢所有帮助我，支持我，给我出谋划策的朋友!感谢下列著作及期刊的作者给我提供写作素材!,参考文献1许开武MEKK3在信号转导途径中的表达机制及其与恶性肿瘤的关系J实用医学杂志，2011，27(12)：2278-22792季宇彬MAPK信号通路及其研究进展M中国药理通讯，2010，27(2)：17-183吴向华，陆运飞MAPK信号传导通路与乳腺癌关系的研究进展J广东医学2010（4）4马文丽，医学分子生物学M北京：北京高等教育出社，2008：117-1505叶林柏，郜金荣分子生物学M武汉：武汉大学出版社，2007：397-4056胡维新分子生物学M北京：科学出版社，2007：291-2935张明，姜达法尼基转移酶抑制剂乳腺癌新的治疗药物M癌症，2006，25（4）：516-5207宋后燕分子以学导论M上海：复旦大学出版社，2006，2：174-175，45-468吴秀山信号调控与心脏发育M北京：化学工业出版社，2006：409-426,9方福德分子生物学前沿技术M北京：北京医科大学，中国协和医科大学联合出版社，1998：34-14610刘景生细胞信息与调控M北京：北京医科大学，中国协和医科大学联合出版社，1998，7：51-55，151-152，236-237，271-27511陈启民，王金忠，耿运琪等分子生物学M天津：南开大学出版社，2001，12：425-45512范衡宇，佟超，孙清源丝裂原蛋白激酶信号通路的研究进展J动物学，2002，37（5）：9813陈子兴，杨吉成医用分子学M北京：化学出版社，2003，10：338-35314杜宏举丝裂原蛋白激酶信号通路及其生物学功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