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信號通路(Signal pathway)的知識你都了解嗎？申請基金時想扯點信號通路上去，抱抱信號通路的大腿有沒有感覺困難呢？每種信號通路對應(yīng)什么細(xì)胞現(xiàn)象？調(diào)控細(xì)胞的什么分子機(jī)制呢？人家文章的信號通路好美，而你的好low？來看看這篇文章，從此讓你想扯就扯，個性化信號通路免費下。 花式抱大腿 （一）信號通路的概念
記得之前發(fā)過一篇微信文章：如果一個細(xì)胞是一座城(點擊閱讀)，X師兄在這篇文章中把細(xì)胞的各個功能和一座城市的不同職能進(jìn)行了類比，其中把信號通路(Signal pathway)比作是通信系統(tǒng)，例如微信、移動電話、email、QQ，顧名思義，信號通路主要起到信號傳遞作用，傳遞示意圖： 刺激因子→細(xì)胞膜受體→細(xì)胞內(nèi)一、二級信使→特定分子機(jī)制被激活
古代驛站，信號從一個驛站傳遞下一個驛站
信號通路級聯(lián)信號可以說是細(xì)胞活動最生動的寫真了，從細(xì)胞生存必需的p53到代謝途徑中的 mTOR信號，從發(fā)育過程中Wnt信號到細(xì)胞間溝通的受體酪氨酸激酶信號，我們正在一步步解析這一信號調(diào)控的關(guān)鍵過程。
（二）信號通路各有各的職能 信號通路已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有很多種，每種信號通路分別負(fù)責(zé)執(zhí)行不同的細(xì)胞功能，就像風(fēng)雨雷電四位神仙一樣，各司其職，或者像四位龍王一樣，各自負(fù)責(zé)各 自的海域。我們一起來看下都有哪些知名的信號通路。 （1）NF-κB信號通路 由來：NF-κB（nuclearfactor-kappa B）是1986年從B淋巴細(xì)胞的細(xì)胞核抽提物中找到的轉(zhuǎn)錄因子[1]，它能與免疫球蛋白kappa輕鏈基因的增強(qiáng)子B序列GGGACTTTCC特異性結(jié)合，促進(jìn)κ輕鏈基因表達(dá)。它是真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子Rel家族成員之一，廣泛存在于各種哺乳動物細(xì)胞中。 家族成員：共發(fā)現(xiàn)5種NF-kB/Rel家族成員，分別是RelA（即p65）、RelB、C-Rel、p50/NF-kB1（即p50/RelA）和p52/NF-kB2 胞外刺激因子：TNF-a信號、炎癥因子以及LPS、紫外線等外界刺激 功能、疾病：凋亡、病毒復(fù)制、腫瘤發(fā)生、炎癥反應(yīng)、自體免疫疾病等。 NF-κB信號通路
（2） JAK-STAT信號通路 由來：由酪氨酸激酶相關(guān)受體、酪氨酸激酶JAK和轉(zhuǎn)錄因子STAT信息鏈組成[2]。 家族成員：JAK蛋白家族共包括4個成員：JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2；STAT六個成員，即STAT1-STAT6 胞外刺激因子： 細(xì)胞因子IL-2~7、GM-CSF、GH、EGF、PDGF以及IFN等 功能、疾?。?/span>細(xì)胞的增殖、分化、凋亡以及免疫調(diào)節(jié)等，與白血病相關(guān)。
Trends Biochem Sci. （3） MAPK/ERK信號通路 由來：MAPK,絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinases，MAPKs)是細(xì)胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，MAPK信號通路由一組以級聯(lián)方式依次活化的絲蘇氨酸蛋白激酶組成，包括MAPK激酶激酶（MAP kinase kinase kinase，MKKK）、MAPK激酶（MAP kinasekinase，MKK）和MAPK，這三種激酶能依次激活，共同調(diào)節(jié)著細(xì)胞的生長、分化、對環(huán)境的應(yīng)激適應(yīng)、炎癥反應(yīng)等[3]。 家族成員：研究最廣泛的是ERK家族，有5個亞族，包括ERK1~ERK5 胞外刺激因子：生長因子、細(xì)胞因子、病毒、癌基因等 功能、疾?。?/span>腫瘤、糖尿病腎病、艾滋病、阿爾茲海默。
（4） Wnt信號通路 由來：Wnt得名于Wg(wingless)，與小鼠中的Ints類似，wingless基因最早在果蠅中被發(fā)現(xiàn)并作用于胚胎發(fā)育，以及成年動物的肢體形成INT 基因最早在脊椎動物中發(fā)現(xiàn)，位于小鼠乳腺腫瘤病毒(MMTV)整合位點附近。Int-1 基因與 wingless 基因具有同源性，合二為一，成為Wnt[4]。 家族成員：Wnt蛋白（Wnt配體）； Wnt受體（Frizzled家族蛋白及低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白（LDL receptor related protein，LRP））；Dishevelled(Dsh/Dvl)蛋白； β-連環(huán)蛋白（β-catenin）、糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）、Axin/Conductin、APC（adenomatouspolyposis coli）蛋白等。 胞外刺激因子：Wnt2b、Wnt3a、Wnt8c、SOX2 、FGF等。 功能、疾?。?/span>發(fā)揮生長、發(fā)育、代謝和干細(xì)胞維持等過程中發(fā)揮作用，與胚胎發(fā)育、癌癥癌癥、肥胖、糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等有關(guān)，也和內(nèi)耳的形成有關(guān)。
（5）TGF beta信號通路 由來：根據(jù)配體分子激活的不同的下游特異性通路可以分為TGF-β/Activin/Nodal和BMP/GDF/MIS兩個亞家族通路。該信號通路的激活首先是TGF-βs配體分子與受體結(jié)合，從而使受體TβRs磷酸化，磷酸化的TβR-I直接作用于底物Smads蛋白，活化的Smads就將配體與受體作用的信號從細(xì)胞膜、胞漿傳遞到細(xì)胞核內(nèi)，再與其他核內(nèi)因子協(xié)同激活或者抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄[5]。 家族成員：TGF-β/Activin/Nodal和BMP/GDF/MIS兩個亞家族 胞外刺激因子：Bone morphogenetic proteins(BMPs), Growth and differentiation factors (GDFs), Anti-müllerian hormone(AMH), Activin, Nodal 和TGFβ等。 功能、疾?。?/span>調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長、增殖、分化、遷移和凋亡等過程，與胚胎發(fā)育、骨骼等器官形成、機(jī)體的免疫反應(yīng)相關(guān)。
（6）PI3K-AKT-mTOR信號通路 由來：磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)信號通路。PI3K可分為3類，其中研究最廣泛的為I類PI3K, PI3K激活的結(jié)果是在質(zhì)膜上產(chǎn)生第二信使PIP3, PIP3與細(xì)胞內(nèi)含有PH結(jié)構(gòu)域的信號蛋白AKT和PDK1(phosphoinositide dependent kinase-1)結(jié)合, 促使PDK1磷酸化AKT蛋白的Ser308導(dǎo)致AKT活化?；罨腁KT通過磷酸化多種酶、激酶和轉(zhuǎn)錄因子等下游因子，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的功能。而mTOR是哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR），是PI3K/Akt 下游的一種重要的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。它可通過激活核糖體激酶，來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖、存活和侵襲轉(zhuǎn)移[6]。 家族成員：PI3K、AKT、mTOR、PTEN、。 胞外刺激因子： FGF、VEGF、HGF、血管位蛋白I(Ang1)、胰島素等。 功能、疾?。杭?xì)胞的黏附、生長和存活，與包括癌癥、神經(jīng)病變、自身免疫性疾病和血液淋巴系統(tǒng)疾病、乳腺癌有關(guān)。
（7）其他比較重要的通路有，限于篇幅，請大家自行檢索： Hedgehog通路：Nusslein-Volhard等人在篩選影響果蠅幼蟲發(fā)育基因時，發(fā)現(xiàn)hedgehog基因突變會導(dǎo)致幼蟲長滿剛毛，因此稱為hedgehog。其與基底細(xì)胞瘤，腦癌、肺癌、前列腺癌、胰腺癌和其它消化道器官癌。 其他：T-Cell receptor信號通路、Hippo信號通路、Notch信號通路。。。。。。
（三）信號通路必讀綜述介紹--《Cell》
（四）信號通路繪圖軟件、網(wǎng)站 除了Pathway Biuder（小張介紹過，繪制機(jī)制圖和假說圖，常用的軟件有哪些？）你還知道其他的信號通路繪圖軟件或者網(wǎng)站嗎？ PathVisio是一個生物信息學(xué)工具，可以讓你做各種各樣的生物途徑圖。 我們可以創(chuàng)建和借鑒的途徑，并將其輸出到很多圖像格式，批注在線聯(lián)系在一起，如Ensembl，Entrez或HMDB生物數(shù)據(jù)庫，并添加意見和醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)引用。 PathVisio還可以通過高通量的實驗數(shù)據(jù)通路中排序，我們可以導(dǎo)入基因芯片，蛋白質(zhì)和代謝數(shù)據(jù)。
另外PathVisio 兼容WikiPathways。有的童鞋想問，WikiPathways是啥？它是一個網(wǎng)站：www.wikipathways.org，信號通路之家，成千上萬的信號通路供你免費下載、編輯、更正(注冊后方可編輯)
每個人都可以在這個網(wǎng)站上上傳繪畫自己的信號通路圖，會有專人進(jìn)行驗證，然后公布給全球科學(xué)家，可自由下載，下載的方法和格式如下：
【參考文獻(xiàn)】 1.Karin M. Nuclear factor-KBin cancer development and progression. Nature. 2006 May 25; 441(7092):431-436 2.Aaronson DS, Horvath CM (May2002). 'A roadmap for those who don't know JAK-STAT'. Science. 296 (5573): 1653–5. 3.Qi M, Elion E A. MAP kinasepathways[J]. Journal of Cell Science, 2005, 118(16): 3569-3572. 4.Nusse R, Varmus HE (Jun 1992).'Wnt genes'. Cell. 69 (7): 1073–87. doi:10.1016/0092-8674(92)90630-U.PMID 1617723. 5.Munir S, Xu G, Wu Y, Yang B,Lala PK, Peng C (July 2004). 'Nodal and 6.ALK7 inhibit proliferation andinduce apoptosis in human trophoblast cells'. J. Biol. Chem. 279 (30):31277–86. |
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