MAPK (MAP Kinase)亚族：
ERK2 ERK1 ERK4 ERK3 ERK5 JNK 2 JNK 3
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JNK 1
8
JN K 2 JN K 3
JN K 1
p38β p38α p38δ p38γ
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二、MAPK的蛋白结构
（一）MAPK的一级结构 苏氨酸磷酸化位点与其他蛋白激酶同
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四、MAPK的激活
MAPK激活机制的发现 重要的实验观察：
• 20世纪80年代，观察到当GF刺激时， Tyr被磷酸化的主要蛋白为42kDa
• 佛波酯醇刺激时，产生同样的蛋白
• 胰岛素RTK催化Ser/Thr蛋白激酶
• 胰岛素刺激，产生Thr和Tyr双磷酸化的 42kDa蛋白
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2
本章主要内容： • MAPK 信号通路的成员 • MAPK的蛋白结构 • MAPK通路模式 • MAPK的激活 • MAPK信号转导通路间的关系
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3
一、MAPK 信号通路的成员
MAPK是信号从细胞表面→核内的重 要转递者。
已鉴定的 (据1999的统计)：
MAPK激酶激酶 (MKKK) 14种
真核细胞蛋白激酶超家族区分标志之一 • 家族成员之间具有较高的同源性
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哺乳动物MAPK
MAPK
其他名称
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
ERK1 p44 MAPK
88
ERK2 p42 MAPK 100
ERK3α p62 rat ERK3 43
100
ERK3β human ERK3 42
源，酪氨酸磷酸化位点是MAPK独特的。 磷酸化位点的三肽模体 — TXY ERK和ERK5 — TEY
p38 — TGY
JNK — TPY
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10
医学课2 • 各亚族L12长度不同 • 活化唇 (activation lip) • 各亚族都具有12个保守亚区 —
62
p38 δ SAPK4
42
64
ERK5 BMK1
51
ERK7
41
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14
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（二）MAPK的二级结构和超二级结构
以ERK2为例
N端域 — 主要由β折叠和2个α螺旋组成 （1~109和320~358位氨基酸残基）
C端域 — α螺旋，含磷酸化唇和MAPK插 入，催化环（Arg-147~152)
（110~319位氨基酸残基）
交界处的裂隙 — ATP结合位点
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（三）MAPK的空间结构特征 大体结构：非常相似
底物结合口袋的结构特征：
无活性时被阻断，有活性时暴露出。
ATP结合位点的结构特征：
大小、形状、疏水性和电荷等不同
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五、酵母MAPK通路 酿酒酵母 — 已鉴定出5条 • 单倍体的交配途径 • 浸润性生长通路 • 细胞壁重构通路 • 双组分渗透压感受器通路 • Sho1渗透压感受器通路
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（一）酵母菌中MAPK模式的组成和作用 酿酒酵母：4种MKKK 4种MKK 6种MAPK 其中，4种参加明确的5种MAPK通路 2种 (SMK1, YKL161C)参加未知 的MAPK通路 3个成员通过与支架蛋白结合而联在一起
MAPK激酶 (MKK)
7种
MAPK
12种
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4
MKKK(MAP Kinase Kinase Kinase) 亚族：
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5
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6
MKK (MAP Kinase Kinase)亚族：
MKK4
MKK6
MKK
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MKK3 MKK7 M EK5 M EK2 M EK1 7
第九章
丝裂原活化蛋白激酶 信号转导通路
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1
丝裂原活化蛋白激酶
(mitogen-activated protein kinase,MAPK) • Ser/Thr蛋白激酶 • 受细胞外刺激而激活 • 在所有真核细胞中高度保守 • 通路组成 — 三级激酶模式 • 调节多种重要的细胞生理/病理过程
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（二）单倍体酵母与交配有关的通路
• 酿酒酵母的2种交配型(单倍体)： a细胞型和 α细胞型
• 2种性信息素：a因子和 α因子 • 7次跨膜受体：Ste3和 Ste2 • 异三聚体G蛋白：
Gpa1 — α亚基 Ste4 — β亚基 Ste18 — γ亚基
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磷酸基团结合位点： 4个保守位点
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三、MAPK通路模式
刺激 M KKK M KK M APK 反应底物
生长因子、细胞因子、射线、渗透压
MAP3K、MEKK MAP2K、MEK E R K , J N K /S A P K , p 3 8 , E R K 5 /B M K 转 录 因 子 、 蛋 白 激 酶 、 细 胞 骨 架 蛋 白 等
74
JNK1 SAPKγ
40
87
JNK2 SAPK α
41
100
JNK3 SAPK β
40
88
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哺乳动物MAPK
MAPK
其他名称
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
ERK2 p42 MAPK 100
p38 α p38 CSBP
50
100
p38 β
p38 -2
47
75
p38 γ ERK6 SAPK3 44
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MAPK的激活机制 • 活性部位位于两个折叠域的界面 • 是通过Thr和Tyr的双位点同时磷酸化 而被激活
例：ERK2 — Tyr-185 , Thr-183 pY185 — 解除L12对底物结合的阻断
• MAPK是Pro指导的蛋白激酶
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对于ERK2来说，其底物的一般保守性 序列为 Pro-X-Ser/Thr-Pro • 活化环中Tyr-185 和Thr-183的磷酸化， 引起该环重新折叠，与Arg结合位点相 互作用 • 酸性氨基酸替代，不导致组成性活化 • MAPK的点突变不影响其活性
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Ste2 receptor
酿 酒 ste： 酵 不育基因
母 Ste5： 的 支架蛋白 交 配 Ste12： 通 转录因子
路
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支架蛋白 ( Scaffold protein) 其主要功能是将其他蛋白质结合在一 起，促进它们相互作用。 • 将细胞信号通路中的各种信号分子结 合在一起，形成复合物 • 起生理性隔室化的效应,从而防止该通 路与其他通路发生交联 • 含有许多蛋白结合域