經典信號通路——JAK-STAT信號通路
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JAK-STAT通路是一條由細胞因子刺激的信號轉導通路,參與細胞的生長、分化、凋亡以及免疫調節等許多重要的生物學過程。此通路主要由三個類別組成:酪氨酸激酶相關受體、酪氨酸激酶JAK和產生效應的轉錄因子STAT。
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酪氨酸激酶受體本身不具有激酶活性, 但是細胞內有酪氨酸激酶JAK的結合位點,受體與配體結合后,活化與之結合的JAK,磷酸化靶蛋白的酪氨酸殘基,將信號從細胞外傳遞到細胞內。因此,JAK是一類非跨膜型的酪氨酸激酶,既能磷酸化細胞因子受體又能磷酸化多個含特定SH2結構域的信號分子。
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哺乳動物中JAK家族有四個成員,分別是JAK 1、JAK 2、JAK 3、Tyk 2。STAT被稱為信號轉導子和轉錄激活子,在信號轉導和轉錄激活上發揮重要作用。目前已發現7個不同成員:STAT 1、STAT 2、STAT 3、STAT 4、STAT 5a、STAT 5b、STAT 6。它們在近C端都含有保守的酪氨酸殘基,可以被JAKs磷酸化。磷酸化的STATs與保守的SH2結構域相互作用形成二聚體復合物,同時依賴于輸入蛋白轉入細胞核。在細胞核內聚合體STATs與特定的調控序列結合,從而激活或抑制目的基因的轉錄水平。
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JAK和STAT是許多調節細胞增殖、分化、存活和病原體抵抗信號通路中的關鍵部分,這一通路涉及到IL-6(gp130)受體家族,它幫助調節B細胞的分化,漿細胞生成和急性期反應。
STAT在未被激活的情況下一直在細胞漿中待命,一旦有危險信號刺激,則立刻磷酸化并集合到細胞核發揮轉錄功能,響應速度快。
JAK/STAT途徑介導細胞因子的效應,不僅可以介導用來作為抗病毒和抗增殖劑的干擾素的效應,還可以介導可治療貧血的促紅細胞生成素、治療血小板減少癥的血小板生成素、治療中性粒細胞減少癥的G-CSF的效應。當這些信號通路出現紊亂時,就有可能導致癌癥的發生。
研究發現在人類腫瘤、心血管疾病以及惡性白血病中都發現JAK-STAT信號通路蛋白的異常持續性激活,它們中的一些蛋白水平可作為疾病檢測的指標。目前體內研究JAK-STAT信號通路在干細胞更新與分化中的作用常以果蠅為模型生物,大量的研究也證實JAK-STAT信號通路在血液生成和胚胎發育期調節果蠅干細胞的分化。另外在腸道干細胞的分化或生殖干細胞的功能維持中,JAK-STAT信號通路都起到關鍵性的調控作用。
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表1 JAK-STAT信號通路常用抑制劑

