与致病癌症相关的代谢通路

1. Akt/PKB Signaling Pathway

Akt也被称为蛋白激酶B(protein kinase B,PKB),是一种分子量约为60kDa的丝/苏氨酸蛋白激酶,处于多条信号通路的重要交叉点,可调节细胞因子、生长因子和癌基因Ras激活的细胞生存信号,在真核生物的调控网络中普遍存在。Akt信号通路与恶性肿瘤、糖尿病、类风湿关节炎等多种疾病的发生发展密切相关,也因此越来越受关注。

2. Inhibition of MMPs

    Matrix metalloprotease (MMPs) is a class of Zinc ions-dependent proteolytic enzymes that play an important role in the degradation of extracellular matrix (ECM), tissue reconstruction, and regulation of various soluble factors in cells. Closely related to tumorigenesis, invasion and metastasis, MMPs are responsible for occurrence of many malignant tumors. MMPs are also involved in many physiological processes such as embryonic development, angiogenesis and wound healing. Under normal physiological conditions, MMPs and tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMP) together regulate ECM turnover and maintain cell stability. MMPs dysregulation can accelerate the degradation of the matrix barrier, or indirectly promote tumor growth, invasion and metastasis through releasing matrix-related growth factors. Therefore, MMPs have become an attractive target for tumor research and anti-tumor drugs development.

基质金属蛋白酶(Matrix metalloprotease, MMPs)是一类依赖锌离子的蛋白水解酶,在降解细胞外基质(ECM)、组织重建和调节细胞内各种可溶性因子等方面发挥重要作用。MMPs与肿瘤的发生、侵袭和转移密切相关,是许多恶性肿瘤发生的重要原因。MMPs还参与许多生理过程,如胚胎发育、血管生成和伤口愈合。在正常生理条件下,MMPs和组织抑制金属蛋白酶(TIMP)共同调节ECM周转,维持细胞稳定。MMPs失调可加速基质屏障的降解,或通过释放基质相关生长因子间接促进肿瘤生长、侵袭和转移。因此,MMPs已成为肿瘤研究和抗肿瘤药物开发的一个有吸引力的靶点。

3. VEGF Signaling Pathway

Vascular endothelial growth factor (VEGF) is the most clearly studied of all angiogenic factors. VEGF signaling pathway plays an irreplaceable role in the whole process of angiogenesis. Numerous studies have found that VEGF promotes the proliferation, migration, and chemotaxis of vascular endothelial cells in various tissues and organs such as bone, lung, kidney, brain, and tumor. In addition, the stimulation of inflammation and tumor growth is the main factor of VEGF release under pathological conditions.

血管内皮生长因子(VEGF)是所有血管生成因子中研究最清楚的。VEGF信号通路在血管生成的整个过程中发挥着不可替代的作用。大量研究发现,VEGF可促进骨、肺、肾、脑、肿瘤等多种组织和器官中血管内皮细胞的增殖、迁移和趋化。此外,炎症和肿瘤生长的刺激是病理条件下VEGF释放的主要因素。

4. EGFR Signaling Pathway

NF-κBc-Junc-FosEGFR(Epidermal Growth Factor Receptor)是上皮生长因子(EGF)细胞增殖和信号传导的受体。EGFR是一种位于细胞膜表面的糖蛋白,属于酪氨酸激酶型受体,靠与配体结合来激活,EGFR贯通细胞膜,分子量170KDa。研究表明在许多实体肿瘤中存在EGFR的高表达或异常表达。EGFR与肿瘤细胞的增殖、血管生成、肿瘤侵袭、转移及细胞凋亡的抑制有关。

5. P53 Signaling Pathway

p53基因是迄今发现与人类肿瘤相关性最高的基因。p53在绝大多数肿瘤细胞中会发生突变,在所有恶性肿瘤中50%以上会出现该基因的突变。由这种基因编码的蛋白质是一种转录因子,其控制着细胞周期的启动。许多有关细胞健康状态的信号向p53蛋白发送,细胞是否进入一个分裂周期就由其决定。P53是一个肿瘤抑制蛋白,调节各种各样基因的表达,包括细胞凋亡,生长抑制,抑制细胞周期进程,分化和加速DNA 修复,基因毒性和细胞应激后的衰老。像所有其它肿瘤抑制因子一样,p53基因在正常情况下对细胞分裂起着减慢或监视的作用。此外p53可不依赖其活性,仅作为一个转录因子来引发凋亡通路。

6. Regulation of Apoptosis

细胞凋亡亦称细胞程序性死亡,是细胞为维持内环境稳定,在一系列内源性基因的调控下发生的有序的自然或生理性死亡的过程。细胞凋亡是机体为了更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程,它涉及一系列的基因的激活、表达以及调控等作用。

7. mTOR Signaling Pathway

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(MTOR)是一种进化上相对保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,其信号通路复杂,被激活后可通过磷酸化其下游靶蛋白调节多种细胞功能。MTOR存在于两个不同的复合体中。第一个为MTOR 复合体1(MTORC1),由MTOR、Raptor、MLST8和Deptor构成。它是一种主要的生长调节分子,可感受并结合不同的营养因素和环境因素,包括生长因子、能量水平、细胞应激,以及氨基酸。它结合这些信号后就能通过将底物磷酸化以增强合成代谢(如mRNA 翻译和脂质合成)或限制分解代谢(如自噬),从而促进细胞生长。第二种复合体是MTOR复合体2(MTORC2),由MTOR、RICTOR、MLST8、Sin1、PRR5和Deptor构成。MTORC2可以通过激活AKT促进细胞存活,通过激活PKCα调节细胞骨架动力学,以及通过磷酸化SGK1控制离子转运和生长。MTOR信号转导异常见于多种疾病,如癌症、心血管疾病和糖尿病。

8. NF-kB Signaling Pathway

NF-κB为一个转录因子蛋白家族,包括 Rel(c-Rel)、RELB、RelA/p65、NFκB1 p50/p105和NFκB2 p52/p100。这些蛋白起到二聚化转录因子的作用,可调节基因表达,并可影响到各种不同的生物学过程,包括先天和适应性免疫、炎症、应激反应、B细胞发育和淋巴器官形成。作为早期转录因子,NF-κB的激活不需要新翻译出的蛋白进行调控。因此,可以在第一时间对有害细胞的刺激做出反应。NF-κB通路可被细胞应激、炎症细胞因子、生长因子、紫外射线等激活。激活的NF-κB由胞质转运到胞核内后与特定DNA序列结合,形成DNA/NF-κB复合物,启动下游DNA序列转录并合成蛋白,进而发挥不同的生物学功能。

9. TGF-β Signaling Pathway

TGF-β信号通路在成熟有机体和发育中的胚胎中都参与了许多细胞过程,这些过程包括细胞生长,细胞分化,细胞凋亡,细胞动态平衡等。当TGF-β信号通路各成员活性未激活时,体内会自发性发生多种癌症,这表明TGF-β定向调节干细胞对癌症形成也具有不可或缺的功能。尽管TGF-β调控许多细胞过程,这些过程相对来说都比较简单。TGF-β类配体与TGF-β II型受体结合,TGF-β II型受体招募并磷酸化TGF-β I型受体组合后形成二聚体形式的受体复合物,TGF-β I型受体再磷酸化受体相关的SMAD蛋白。TGF-β超家族包含接近30个生长和分化因子,其中有TGF-βs,Activins,Inhibins和BMPs。下游的跨膜TGF-β受体是多个SMAD蛋白,这些蛋白是TGF-β超家族信号传递的重要调控分子,并在不同层面上受多种多样精确的调控。SMAD蛋白在细胞质发生磷酸化修饰,而后转移到细胞核并在核内聚集参与目标基因表达的调控。

10. JAK/STAT Signaling Pathway

PTPPIASGene ExpressionJAK-STAT信号通路是一条由细胞因子刺激的信号转导通路,与其它信号通路相比,这条信号通路的传递过程相对简单,它主要由三个成分组成,即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。许多细胞因子和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号,这包括白介素2~7 (IL-2~7)、GM-CSF(粒细胞 /巨噬细胞集落刺激因子)、GH(生长激素)、EGF(表皮生长因子)、PDGF(血小板衍生因子)以及IFN(干扰素)等。这些细胞因子和生长因子在细胞膜上有相应的受体。这些受体的共同特点是受体本身不具有激酶活性,但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。受体与配体结合后,通过与之相结合的JAK的活化,来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的转递。JAK/STAT信号通路参与细胞的增殖、分化、迁移、生存、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。此外,JAK/STAT信号通路还在药物治疗贫血、血小板减少、中性粒细胞减少、抗病毒等中发挥重要作用。

11. AMPK Signaling Pathway

腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)是生物能量代谢调节的关键分子,以一种异源三聚体复合物的形式存在,包括一个α-催化亚基、一个β-调节亚基和一个 γ-调节亚基组成。α-亚基N-末端包含一个保守的Ser/Thr激酶区,包含一个保守的苏氨酸(Thr-172)位点,该位点的磷酸化是其激酶活性所必需的。主要的上游磷酸化酶有AMP依赖的STK11及Ca2+依赖的CAMKK。AMPK表达于各种代谢相关的器官中,能被机体各种刺激激活,包括细胞压力、运动和很多激素及能影响细胞代谢的物质。遗传学和药理学研究表明,AMPK是机体保持葡萄糖平衡所必需的,是研究糖尿病及其他代谢相关疾病的核心。

12. Wnt Signaling Pathway

WNT信号在动物胚胎的早期发育、器官形成、组织再生和其它生理过程中,具有至关重要的作用。如果这条信号通路中的关键蛋白发生突变,导致信号异常活化,就可能诱导癌症的发生。WNT/β-catenin途径是WNT信号通路的经典途径。该通路的标志是β-catenin的积累,并向核内转移。WNT蛋白与细胞表面的Frizzled、LRP5/6结合形成三聚体,将信号传递并活化细胞质内DSH或DVL。信号传递后可以减弱由β-catenin与AXIN、GSK-3β、APC组成的降解复合物稳定性,阻止β-catenin磷酸化降解,使β-catenin在细胞质内浓度升高。β-catenin继而转入核内与T细胞转录因子/淋巴样增强因子LEF/TCF相互作用,激活WNT/β-catenin信号通路,最终活化下游靶基因的表达。

13. MAPK-JNK Signaling Pathway

        JNK又被称为应激活化蛋白激酶(stress-activated protein kinase, SAPK),是哺乳类细胞中MAPK(Mitogen-activated Protein Kinase,丝裂原活化蛋白激酶)信号通路的另一亚类。MAPK-JNK通路可由各种不同环境应激、炎症细胞因子、生长因子以及CPCR激动剂激活。应激反应信号经RHO家族的小分子GTP酶传递到这个级联。JNK转运入胞核后可调节多种转录因子的活性,进而介导JUN,ELK1,P53等的转录活化,它们在细胞周期、生殖、凋亡和细胞应激等多种生理和病理过程中起重要作用。

14. MAPK-p38 Signaling Pathway

p38激酶是MAPK(Mitogen-activated Protein Kinase,丝裂原活化蛋白激酶)家族的另一位成员。目前已发现p38 MAPKs有5个异构体,分别为p38α(p38)、p38β1、p38β2、p38γ、p38δ。其分布具有组织特异性:p38α、p38β1、p38β2在各种组织细胞中广泛存在,p38γ仅在骨骼肌细胞中存在,而p38δ主要存在于腺体组织。研究证实, MAPK-p38通路的激活剂与MAPK-JNK通路相似。一些能够激活JNK的促炎因子(TNFα、IL-1)、应激刺激(UV、H2O2、热休克、高渗与蛋白合成抑制剂)也可激活p38。p38 MAPK在包括宫颈癌、卵巢癌、肝癌、淋巴瘤中,与凋亡的启动、细胞周期的静止等密切相关,并且具有细胞特异性,在不同肿瘤细胞作用并不相同,甚至起了完全相反的作用。因此,具体研究MAPK-p38信号途径在各种肿瘤及正常细胞中的作用可为进一步的肿瘤治疗提供理论指导。

15. MAPK-ERK Signaling Pathway

ERK是MAPK(Mitogen-activated Protein Kinase,丝裂原活化蛋白激酶)家族的一员,它的信号传递途径是涉及调节细胞生长、发育及分裂的信号网络的核心。MAPK-ERK通路通过生长和分化中涉及的各种不同受体进行激活,包括受体酪氨酸激酶 (RTKs)、整合素(Integrins)以及离子通道。磷酸化激活的ERK1/2由胞质转运到核内,进而介导ELK1,ATF1,CREB,c-Fos和c-Myc等的转录活化,参与细胞增殖与分化、细胞形态维持、细胞骨架的构建、细胞凋亡和细胞的癌变等多种生物学反应。

参考来源*(https://www.elabscience.cn/singaling_pathways-regulation_of_apoptosis-213.html

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