2.1.3. Пути передачи сигнала от рецепторов факторов роста
К основным сигнальным путям, активируемым рецепторами факторов роста, относятся малая регуляторная ГТФаза Ras и нижележащая МАР-киназа ERK, фосфоинозитид-3 киназа (PI-3 киназа) и чувствительная к продуктам ее деятельности серин-треониновая киназа PKB/Akt, фосфоинозитид-специфическая фосфолипаза С, транскрипционные факторы STAT1, STAT3 и STAT5. Кроме того, активируются "стрессорные" MAP-киназы JNK и p38, малая регуляторная ГТФаза Rac, нерецепторные тирозинкиназы семейств Src, JAK и FAK, негативные регуляторы Ras-GAP, SHP-2 и c-Cbl, генерируются активные формы кислорода (АФК), транспортируются в ядро транскрипционные факторы NF-B (Fantl et al., 1993; Schlessinger, 2000; Holbro et al., 2003; Hubbard, Miller, 2007) (рис. 4).
Рассмотрим более подробно сигнальные пути, активируемые рецепторами факторов роста. В большинстве случаев мы не будем упоминать о наличии нескольких родственных генов, если они исполняют похожие функции. Влияние сигнальных путей на пролиферацию и апоптоз рассматривается в разделах 2.1.5 и 2.1.6. О транскрипционных факторах семейства STAT рассказывается отдельно в разделе 2.3.
2.1.3.1. Ras и мар-киназа erk
Ростовые факторы, цитокины и интегрины активируют малую ГТФазу Ras через связывание комплекса белков Grb2/Sos c фосфорилированными по тирозину последовательностями. В роли дополнительных адаптерных белков, соединяющих рецепторы и Grb2, могут выступать Shc, реже Gab1 и тирозинфосфатаза SHP2 (Shlessinger, 2000). Основным следствием этого является активация каскада из трех киназ – Raf, MEK и ERK. Киназа ERK (точнее, киназы ERK1 и ERK2) относится к так называемым МАР-киназам, которые являются серин-треониновыми киназами, активирующимся фосфорилированием по двум сайтам – по тирозину и по треонину. После активации ERK может транспортироваться в ядро. ERK способна вызывать фосфорилирование гистона H3 через киназы RSK и MSK, стимулировать трансляцию через киназу Mnk, активировать транскрипционные факторы Sap1, Elk1, с-Myc и, опосредованно, АР-1, активировать фосфолипазу А2, фосфорилировать р27Kip1 и Сdk2 (Widmann et al., 1999; Keenan et al., 2001; Yang et al., 2003).
Помимо каскада ERK, Ras способен активировать PI-3-киназу, малые регуляторные ГТФазы Rac и Ral, проапоптотическую киназу Mst1, транскрипционный фактор NFκB, стимулировать генерацию АФК. В различных условиях Ras может по-разному влиять на пролиферацию, апоптоз и дифференцировку клеток, но чаще преобладает пролиферативный эффект. Ras является протоонкогеном, активирующие мутации Ras встречаются примерно в трети опухолей (Downward, 1997; Marshall, 1999).
|
Рис. 4. Основные сигнальные пути, запускаемые рецепторами факторов роста. |
2.1.3.2. Стрессорные мар-киназы
К стрессорным МАР-киназам относятся белки JNK/SAPK (JNK1, JNK2, JNK3), p38 (p38α, p38β, p38γ, p38δ) и ERK5/BMK (Kyriakis, Avruch, 2001). Для всех них характерна активация в ответ на факторы клеточного стресса, такие как ультрафиолетовое излучение, гиперосмолярность, тепловой шок, ингибирование белкового синтеза, повышенная концентрация АФК. Кроме того, стрессорные МАР-киназы могут активироваться лигандами семейств TNF или IL-1, интегринов, рецепторов, сопряженных с G-белками, а также факторами роста. В ответ на факторы роста JNK и р38 могут активироваться Ras- или PI-3 киназа-зависимо через малые ГТФазы семейства Rho или активацию киназы МЕКК1 активированным Ras. Активация стрессорных МАР-киназ факторами роста или Ras обычно не очень сильна, но может усиливаться при конститутивной активации Ras (Downward, 1997; Widmann et al., 1999; Kyriakis, Avruch, 2001).
Мы рассмотрим более подробно функции МАР-киназы р38, явившейся одним из предметов исследования в данной работе. Известно 4 изоформы киназы р38 млекопитающих, кодируемые четырьмя разными генами: α, β (которые экспрессируются во всех тканях), γ и δ (тканеспецифические). Изоформа р38α (она же р38) обычно экспрессируется в клетках в наибольшем количестве и оказывается наиболее важна для различных клеточных процессов. р38 активируется в первую очередь стрессорными факторами (тепловой и осмотический шок, УФ-облучение, гипоксия, окислительный стресс, механическое растяжение), токсическими агентами (арсенит, анизомицин, цис-платина) и провоспалительными факторами (IL-1, TNFα). И α-, и β-изоформы р38 связывают пиридинилимидазол-содержащие противовоспалительные агенты, в частности, SB203580 используется как фармакологический ингибитор р38 во многих экспериментальных системах и клинике (Kyriakis, Avruch, 2001).
р38 активирует транскрипционные факторы Elk1 и Sap1, ATF-2 из семейства АР-1, MEF2A/C (фактор мышечной дифференцировки), CHOP/GADD153, Мах (димеризационный партнер с-Myc). Помимо этого, субстратами р38 являются киназы PRAK и МАРКАР-киназы 2 и 3, фосфорилирующие Нsp27, что стимулирует полимеризацию актина (Kyriakis, Avruch, 2001; Yang et al., 2003), а также общие с ERK мишени – киназы MSK и Mnk.
р38 является преимущественно проапоптотической и антипролиферативной киназой. Она участвует также в реакциях воспаления за счет стимуляции продукции цитокинов через AP-1 (Kyriakis, Avruch, 2001). В последнее время показано, что р38 МАР-киназа может способствовать клеточному старению (Ishikawa, 2003).