Сигнальные пути MAPK

Сигнальные пути MAPK (англ. mitogen-activated protein kinase — митоген-активируемая протеинкиназа) — группа мультифункциональных внутриклеточных сигнальных путей, содержащих одну из митоген-активируемых протеинкиназ и контролирующих транскрипцию генов, метаболизм, пролиферацию и подвижность клеток, апоптоз и другие процессы[1].

ОрганизацияПравить

Сигнальные пути MAPK у эукариот консервативны и содержат характерный модуль, состоящий из трёх протеинкиназ. Эти пути активируются внеклеточными сигналами, такими как гормоны, факторы роста, хемокины и нейротрансмиттеры, которые распознаются соответствующими рецепторными тирозинкиназами или рецепторами, ассоциированными с G-белками. Рецепторы активируют ГТФазы семейств Ras и Rho. ГТФазы передают сигнал на модуль, состоящий из киназы киназы митоген-активируемой киназы (англ. MAPK kinase kinase, MKKK), которая фосфорилирует и активирует киназу митоген-активируемой киназы (англ. MAPK kinase, MKK), которая, в свою очередь, активирует митоген-активируемую киназу. MAPK фосфорилируют белки-мишени по остаткам серина и треонина и таким образом передают сигнал дальше. Кроме киназ, в состав сигнальных путей входят протеинфосфатазы и белки, которые обеспечивают сборку белковых комплексов[2][3].

Сигнальные пути MAPK

КлассификацияПравить

У млекопитающих известно 4 основных MAPK-сигнальных пути: пути ERK (англ. extracellular signal-regulated kinase), ERK5 (англ. extracellular signal-regulated kinase 5), JNK (англ. c-Jun N-terminal kinase) и p38. Как правило, сигнальные пути ERK отвечают на факторы роста, в то время как JNK и p38 реагируют на внеклеточные стрессовые сигналы. Такие же пути были обнаружены у Drosophila и Caenorhabditis elegans. Однако у млекопитающих эти пути более сложно устроены за счёт того, что MAP-киназы представлены не одним ферментом, а группой близких по структуре ферментов, которые кодируются несколькими генами (например, ERK1, ERK2 и др.). Кроме того, дополнительное разнообразие ферментов порождается альтернативным сплайсингом[2].

Сигнальный путь ERKПравить

Основная статья: Сигнальный путь ERK

Сигнальный путь ERK (Ras-ERK, MAPK/ERK) относится к ключевым сигнальным кассетам в системе MAPK-сигнальных путей. Своё название путь получил по центральной MAP-киназе ERK, которая представлена двумя близкими по структуре белками, ERK1 и ERK2.

Сигнальный путь ERK может быть активирован в ответ на сигналы, полученные клеткой через рецепторные тирозинкиназы или рецепторы, сопряжённые с G-белками. Около цитоплазматической части таких рецепторов собирается сигнальный комплекс из множества белков, который в конце концов активирует ГТФазу Ras. Ras связывает и активирует киназу киназы MAPK/ERK (MAPK/ERK kinase kinase или MEKK), главными компонентами которой являются белки семейства Raf (Raf-1, A-Raf и B-Raf). MEKK фосфорилирует и активирует киназу MAPK/ERK (MAPK/ERK kinase или MEK), представленную двумя компонентами MEK1 и MEK2. MEK1/2 активирует ERK1/2[1].

Фосфорилирование ERK1/2 происходит вблизи клеточной мембраны[1]. После этого фермент диффундирует в цитоплазму, где фосфорилирует сигнальные белки, в том числе p90 киназу рибосомального белка S6 (p90 ribosomal S6 kinase или RSK), а затем в ядро, где он регулирует транскрипцию. ERK1/2 индуцирует транскрипцию ранних генов c-Fos и c-Myc, продукты которых являются факторами транскрипции и обеспечивают транскрипцию поздних генов, ответственных за пролиферацию, выживание и подвижность клеток[3].

Сигнальный путь ERK принимает участие в активации T-клеток, пролиферации эндотелиальных клеток при ангиогенезе, в регуляции синаптической пластичности и фосфорилировании транскрипционного фактора p53[1].

Ингибитор MKP5Править

Семейство киназ MAPK регулирует различные физиологические и патофизиологические процессы и инактивируется фосфатазами MAPK, включая MKP5. Найдена небольшая молекула, которая ингибирует MKP5 за счет связывания с аллостерическим сайтом на этой фосфатазе. Блокирование активности MKP5 может стать средством лечения дистрофических мышечных заболеваний (в том числе мышечной дистрофии Дюшенна от которой в настоящее время нет лечения), поскольку при этом происходит ингибирование пути передачи сигналов TGF-β, который приводит к фиброзу при дистрофическом мышечном заболевании.[4][5]

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 Cell Signaling Biology. Дата обращения: 17 июля 2013. Архивировано 4 сентября 2013 года.
  2. 1 2 Yang S. H., Sharrocks A. D., Whitmarsh A. J. MAP kinase signalling cascades and transcriptional regulation // Gene. — 2013. — Т. 513, вып. 1. — С. 1—13. — doi:10.1016/j.gene.2012.10.033. — PMID 23123731.
  3. 1 2 Mendoza M. C., Er E. E., Blenis J. The Ras-ERK and PI3K-mTOR pathways: cross-talk and compensation // Trends Biochem Sci. — 2011. — Т. 36, вып. 6. — С. 320—328. — doi:10.1016/j.tibs.2011.03.006. — PMID 21531565.
  4. Drugging the undruggable: Treatment path for muscular dystrophy
  5. Gannam, Z. T., Min, K., Shillingford, S. R., Zhang, L., Herrington, J., Abriola, L., ... & Zhang, X. (2020). An allosteric site on MKP5 reveals a strategy for small-molecule inhibition. Science Signaling, 13(646). PMID 32843541 doi:10.1126/scisignal.aba3043