小男孩‘自慰网亚洲一区二区,亚洲一级在线播放毛片,亚洲中文字幕av每天更新,黄aⅴ永久免费无码,91成人午夜在线精品,色网站免费在线观看,亚洲欧洲wwwww在线观看

分享

JAK/STAT 通路〡干貨分享全面梳理

 新用戶70744803 2023-10-12 發(fā)布于重慶

JAK/STAT信號(hào)通路被認(rèn)為是細(xì)胞功能中的中心通信節(jié)點(diǎn)之一。在JAK/STAT信號(hào)通路中已鑒定出50多種細(xì)胞因子和生長因子,如激素、干擾素(IFN)、白細(xì)胞介素(ILs)和集落刺激因子。JAK/STAT介導(dǎo)的下游涉及造血、免疫適應(yīng)、組織修復(fù)、炎癥、細(xì)胞凋亡和脂肪生成。JAK/STAT成分的缺失或突變與人類的許多疾病有關(guān)。JAK與細(xì)胞因子受體非共價(jià)結(jié)合,介導(dǎo)受體的酪氨酸磷酸化,并募集一種或多種STAT蛋白。酪氨酸磷酸化STAT二聚化,然后通過核膜運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞核,以調(diào)節(jié)特定基因。盡管STAT可以被部分重疊的細(xì)胞因子激活,但不同的STAT具有非重復(fù)的生物學(xué)效應(yīng)。

JAK/STAT信號(hào)通路深刻影響了最近對人類健康和疾病的理解。許多論文報(bào)道了這種途徑在惡性腫瘤和自身免疫性疾病中的重要性。因此,抑制JAK/STAT途徑對于治療各種疾病是有希望的。目前,許多JAK抑制劑已在許多臨床環(huán)境中取得療效,目前正在研究更多藥物。


主要內(nèi)容

JAK/STAT信號(hào)通路的發(fā)現(xiàn)


JAK/STAT的家族成員

??JAK家族  

??STAT家族


JAK/STAT信號(hào)通路的激活和調(diào)節(jié)

??經(jīng)典通路   

??非經(jīng)典通路

??正調(diào)控     

??負(fù)調(diào)控     


JAK/STAT和其他通路之間的信號(hào)串


人類疾病中的JAK/STAT


抑制劑


結(jié)論和展望


Immunoway相關(guān)產(chǎn)品

圖片

JAK/STAT信號(hào)通路的發(fā)現(xiàn)


圖片

JAK/STAT信號(hào)通路是在研究干擾素如何導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子激活時(shí)首次發(fā)現(xiàn)的。1990年,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄激活因子干擾素刺激基因因子3(ISGF3)是一種對干擾素-α有反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子,由多條相互作用的多肽鏈組成 (48, 84, 91,113?kDa)。1992年,F(xiàn)u報(bào)道了ISGF3的113、91和84kD(ISGF3α)蛋白含有保守的SH2和SH3結(jié)構(gòu)域。此外,特異性IFN-α誘導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)酪氨酸激酶可以磷酸化并激活I(lǐng)SGF3α,進(jìn)而提出了IFN-α誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的直接效應(yīng)模型,揭示了JAK/STAT信號(hào)傳導(dǎo)途徑的信號(hào)傳導(dǎo)模式。后來的研究發(fā)現(xiàn)ISGF3由STAT1、STAT2和IRF9組成。此后,在1993年至1995年間,由幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5和STAT6。

JAK的發(fā)現(xiàn)發(fā)生在1989年至1994年。1989年,Wilks等人鑒定出酪氨酸激酶具有可識(shí)別的激酶結(jié)構(gòu)域和假激酶結(jié)構(gòu)域。1991年,他們發(fā)現(xiàn)了第二種具有這種特征的酪氨酸激酶。Wilks將其稱為JAK1和JAK2。另外兩種JAKs,酪氨酸激酶2(TYK2)和JAK3,于1990年和1994年被鑒定。JAKs和STATs之間的聯(lián)系始于1992年,當(dāng)時(shí)Velazquez等人發(fā)現(xiàn)TYK2是IFN-α/β信號(hào)通路中的一種必需蛋白。后來,Müller等人發(fā)現(xiàn),IFN依賴性信號(hào)傳導(dǎo)需要JAK來磷酸化STAT。因此,在20世紀(jì)80年代末至90年代初,完成了JAK/STAT信號(hào)通路的組成部分和概述。對JAK/STAT途徑的更多蛋白質(zhì)和功能的研究一直持續(xù)到現(xiàn)在,使得JAK/SSTAT景觀更加豐富。


圖片

JAK/STAT通路的家族成員

圖片

JAK/STAT信號(hào)通路在進(jìn)化上是保守的。它由配體-受體復(fù)合物、JAK和STAT組成。JAK家族有4個(gè)成員:JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。

STAT家族包括7個(gè)成員:STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5和STAT6。

以下,按家族介紹它們。

JAK家族
圖片

JAK家族由非受體酪氨酸蛋白激酶組成(圖1)。當(dāng)細(xì)胞因子與其受體結(jié)合時(shí),酪氨酸激酶被激活并傳遞調(diào)節(jié)信號(hào)。JAK家族有四個(gè)主要成員,JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。JAK3僅在骨髓和淋巴系統(tǒng)以及內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中表達(dá),其他成員在幾乎所有組織中表達(dá)。JAK均由七個(gè)同源結(jié)構(gòu)域組成(JAK同源結(jié)構(gòu)域,JH)。從羧基末端開始,JH1是第一個(gè)JH,稱為激酶結(jié)構(gòu)域,由大約250個(gè)氨基酸殘基組成。JH1編碼構(gòu)成磷酸化底物的激酶結(jié)構(gòu)域的激酶蛋白;JH2是PK結(jié)構(gòu)域。JH2在結(jié)構(gòu)上類似于激酶結(jié)構(gòu)域,但沒有激酶活性,其主要功能是調(diào)節(jié)激酶結(jié)構(gòu)域的活性。假激酶結(jié)構(gòu)域參與JAK和STAT的相互作用,PK結(jié)構(gòu)域還可以通過與激酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合來抑制Tyr激酶活性;JH3和JH4的一半構(gòu)成Src同源結(jié)構(gòu)域2(SH2),JH4、JH5、JH6和JH7的一半組合構(gòu)成FERM結(jié)構(gòu)域,SH2和FERM結(jié)構(gòu)主要調(diào)節(jié)JAK和細(xì)胞因子受體膜近端box1/2區(qū)域的結(jié)合。

圖片

圖1 JAK的結(jié)構(gòu)



JAK1
圖片

Y1038/Y1039在JAK1中是一種保守的酪氨酸,構(gòu)成激活環(huán)的重要部分。每個(gè)JAK的SH1結(jié)構(gòu)域中雙酪氨酸的磷酸化導(dǎo)致底物結(jié)合的更有利構(gòu)象。JAK1在組織中廣泛表達(dá),可磷酸化所有STAT。JAK1被四個(gè)細(xì)胞因子受體家族磷酸化:(1)具有γc受體亞基、IL-2受體、IL-4受體、IL-7受體、IL-9受體和IL-15受體的細(xì)胞因子受體;(2)II類細(xì)胞因子受體包括IFNα/β受體、IFN-γ受體和IL-10家族細(xì)胞因子受體;和(3)具有g(shù)p130亞基的受體,包括IL-6受體、IL-11受體、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)受體、抑癌素M(OSM)受體、白血病抑制因子(LIF)受體和心肌營養(yǎng)素-1(CT-1)受體。JAK1被IL-3、IL-5、IL-7、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)或粒細(xì)胞集落刺激因素(G-CSF)激活后可促進(jìn)機(jī)體造血功能。JAK1?/? 小鼠圍產(chǎn)期死亡,分別表現(xiàn)出由LIF和IL-7信號(hào)缺陷引起的神經(jīng)疾病和嚴(yán)重淋巴細(xì)胞損傷。


JAK2
圖片

JAK2中保守的酪氨酸位點(diǎn)為Y1007和Y1008。與JAK1相似,JAK2也可被gp130受體家族和II類細(xì)胞因子受體家族成員磷酸化。它還參與IL-3受體家族(IL-3R、IL-5R和GM-CSF受體)和單鏈?zhǔn)荏w[如促紅細(xì)胞生成素受體(EPO)、生長激素(GH)受體、催乳素受體和血小板生成素(TPO)受體]的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。JAK2敲除小鼠在妊娠約12天時(shí)死亡,主要是由于EPO介導(dǎo)的造血功能受損。因此,JAK2敲除小鼠和EPO敲除小鼠的胚胎致死率非常相似。JAK2敲除小鼠表現(xiàn)出IFN-γ相關(guān)生物反應(yīng)的特異性缺陷,但它們對IFN-α或IFN-β無反應(yīng)。


JAK3
圖片

JAK3中的Y980/Y98是保守的磷酸化位點(diǎn)。JAK3主要參與IL-2受體、IL-4受體、IL-7受體、IL-9受體、IL-15受體和IL-21受體的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。這些受體是帶有γ受體鏈的γC受體。JAK3敲除小鼠由于缺乏γC信號(hào)而導(dǎo)致淋巴細(xì)胞產(chǎn)生存在缺陷。這些小鼠極有可能患有嚴(yán)重的聯(lián)合免疫缺陷,但JAK3敲除小鼠在沒有特定病原體的情況下仍能存活。IL-2、IL-4和IL-7通過JAK3傳遞生長信號(hào),JAK3缺陷小鼠的自身反應(yīng)性T細(xì)胞被永久激活。缺乏JAK3可能導(dǎo)致常染色體隱性聯(lián)合免疫缺陷,這表明JAK3在T細(xì)胞的陰性選擇和外周T細(xì)胞正常表型和功能的維持中起著重要的調(diào)節(jié)作用。


TYK2
圖片

Tyk2中的Y1054/Y1055是保守的磷酸化位點(diǎn)。Tyk2是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的JAK家族成員,最初被發(fā)現(xiàn)能夠傳遞IFN-α/β信號(hào)。后來發(fā)現(xiàn),Tyk2也參與IL-6、IL-10、IL-12、IL-13、和IL-23信號(hào)傳導(dǎo)。有趣的是,Tyk2敲除小鼠并沒有完全喪失細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo),并且在IFN-α、IFN-β和IL-12信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中表現(xiàn)出部分缺陷。Tyk2缺陷小鼠對少量IFN-α反應(yīng)不足,增加IFN-α的量可以恢復(fù)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。因此,Tyk2似乎不是I型干擾素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所必需的。此外,Tyk2調(diào)節(jié)小鼠Th1和Th2細(xì)胞的平衡,并調(diào)節(jié)Th2細(xì)胞介導(dǎo)的過敏反應(yīng)。人類Tyk2缺乏癥的癥狀與小鼠有些不同。在臨床上,高免疫球蛋白E綜合征患者存在IFN-α、IL-12、IL-6和IL-10的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)缺陷,可以通過Tyk2基因轉(zhuǎn)導(dǎo)治療來緩解。在Tyk2缺乏癥患者中,即使用高濃度IFN-α治療,也無法檢測到STAT的磷酸化。由于干擾素介導(dǎo)的抗微生物能力喪失,Tyk2缺陷的人類發(fā)展為嚴(yán)重的過敏表型。這些研究表明,Tyk2在人類先天和后天免疫中起著必要的作用(表1)。

表1活化的JAK家族相關(guān)細(xì)胞因子受體和JAK?/?小鼠表型

JAKs

Cytokine-receptor signaling

Phenotype

JAK1

(1) Cytokine of the γc receptor subunit (IL-2R, IL-4R, IL-7R, IL-9R, and IL-15R) IL-21R
(2) Class II cytokine receptor (IFNα/βR, IFN-R, and IL-10 family cytokine receptor)
(3) Receptor with gp130 subunit: (IL-6R, IL-11R, CNTF-R, OSM-R, LIF-R, CT-1 receptor)

(1) Death during the perinatal period.
(2) Lymphocyte damage.

JAK2

(1) Gp130 receptor family
(2) The class II cytokine-receptor family
(3) IL-3 receptor family (IL-3R, IL-5R, and GM-CSF receptor)
(4) Single-chain receptors (GH-R, EPO-R, TPO-R, PRL-R)

(1) Deficiency of primordial red blood cells and hepatic red blood cells leads to embryonic death.
(2) There are defects in IFN-related biological reactions.

JAK3

All of γC receptors: (IL-2R, IL-4R, IL-7R, IL-9R, IL-15R, IL-21R)

(1) Insufficient γC signal leads to defective lymphocyte production, which may cause SCID.
(2) Regulate the negative selection of T cells and maintain the phenotype and function of peripheral T cells.

Tyk2

IFN-α/β, IL-6R family, IL-10R family, IL-12R, Il-13R, IL-23R

(1) There are defects in the signal conduction of IFN-Is and IL-12.
(2) Decreased T-cell response, unable to clear the virus.

圖片
STAT家族
圖片

STAT家族由STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT6b和STAT6組成(圖2)。STAT家族成員由750–900個(gè)氨基酸組成。從N端到C端,有N端結(jié)構(gòu)域和線圈、螺旋結(jié)構(gòu)域、DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域、連接結(jié)構(gòu)域、SH2結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。

六個(gè)結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)STAT的不同功能。(1)N-末端結(jié)構(gòu)域促進(jìn)STAT二聚體的形成,這使得它們能夠隨后與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合。研究還表明,N-末端還可以促進(jìn)STAT和轉(zhuǎn)錄共激活物、PIAS家族和受體的相互作用,并調(diào)節(jié)核異味。(2)螺旋結(jié)構(gòu)域由潛在的動(dòng)態(tài)四螺旋束組成。該結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)蛋白相關(guān),并參與核進(jìn)/出口過程的控制。它可以與p48/IRF9、Nmi、c-Jun、StlP等相互作用。(3)DNA連接結(jié)構(gòu)域,顧名思義,在結(jié)構(gòu)上將DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域連接到SH2結(jié)構(gòu)域。它參與STAT1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。(4)DNA結(jié)合域可以識(shí)別并結(jié)合靶基因調(diào)控區(qū)中的DNA序列。它還參與監(jiān)控核進(jìn)/出口過程。(5) STAT的SH2域與其他SH2域非常不同,但該域在STAT家族中非常保留。SH2的主要功能是識(shí)別細(xì)胞因子受體的磷酸酪氨酸。此外,SH2結(jié)構(gòu)域與活化的JAK協(xié)同作用,驅(qū)動(dòng)STAT的SH2結(jié)構(gòu)區(qū)在磷酸化后與另一STAT單體的尾部相互作用,形成同二聚體或異二聚體。(6)轉(zhuǎn)錄激活域對于DNA轉(zhuǎn)錄元件和通過保留的絲氨酸磷酸化位點(diǎn)募集共激活物并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要。

STAT4、STAT5和STAT6可以用作泛素依賴性破壞的靶點(diǎn),而STAT1、STAT2和STAT3更穩(wěn)定,表明轉(zhuǎn)錄活性區(qū)也調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。

圖片

圖2 STAT蛋白家族的結(jié)構(gòu)和磷酸化位點(diǎn)



圖片
圖片
STAT1

STAT1有兩個(gè)剪接異構(gòu)體。一種是STAT1α,大小為91?kD。與其他STAT類似,STAT1α具有完整的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。氨基酸位置701和727是兩個(gè)磷酸化位點(diǎn),而STAT1β蛋白的大部分轉(zhuǎn)錄激活區(qū)缺失。STAT1β的大小為84kD,只有一個(gè)磷酸化位點(diǎn),位于氨基酸701處。從功能上講,STAT1β可以對IFN-I配體產(chǎn)生反應(yīng),但其對IFN-γ的反應(yīng)是有缺陷的,可能對STAT1α產(chǎn)生拮抗作用。

STAT1主要由IFN激活。此外,其他細(xì)胞因子,包括IL-2、IL-6、血小板衍生生長因子、表皮生長因子(EGF)、肝細(xì)胞生長因子、腫瘤壞死因子(TNF)和血管緊張素II也可以激活STAT1。

STAT1的生物學(xué)功能包括以下幾個(gè)方面:(1)抑制細(xì)胞生長。STAT1可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)基因的表達(dá)來抑制細(xì)胞生長,例如促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑P21和P27的表達(dá)或抑制c-myc的表達(dá)。STAT1還可以通過抑制細(xì)胞周期蛋白的表達(dá)來控制細(xì)胞生長。(2)調(diào)節(jié)細(xì)胞分化。STAT1的磷酸化可以調(diào)節(jié)人粒細(xì)胞和成骨細(xì)胞的分化。(3)促進(jìn)細(xì)胞凋亡。STAT1的表達(dá)可以促進(jìn)一系列凋亡蛋白的表達(dá),這是STAT1促進(jìn)凋亡的主要途徑。例如,STAT1誘導(dǎo)凋亡蛋白caspase1、3和11前體的形成,并與p53蛋白相互作用。此外,STAT1還可以誘導(dǎo)Fas、Bcl-2和Bcl-X基因表達(dá)。(4)抑制腫瘤發(fā)生。在STAT1/p53敲除小鼠中,自發(fā)或誘導(dǎo)的腫瘤形成率高于僅敲除p53的小鼠,IFN-α的抗腫瘤活性消失。同時(shí),在人類腫瘤中,如乳腺癌和腎母細(xì)胞瘤,STAT1的表達(dá)與更好的預(yù)后相關(guān)。然而,一些研究表明STAT1也可以促進(jìn)與IFN無關(guān)的血液腫瘤的發(fā)生。(5)調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。STAT1參與所有主要的組織相容性復(fù)合體(MHC)依賴性抗原呈遞過程。此外,STAT1參與B細(xì)胞的早期發(fā)育。STAT1的缺失或STAT1基因的突變會(huì)增加身體對寄生蟲、細(xì)菌、病毒等的敏感性。

圖片
STAT2

STAT2有六個(gè)完整的結(jié)構(gòu)域,但STAT2不能形成均聚物,也不能直接與DNA結(jié)合。STAT2不同于其他STAT,因?yàn)樗俏ㄒ徊唤Y(jié)合原始γ激活位點(diǎn)的STAT。STAT2被I型干擾素(包括IFN-α和IFN-β)激活。

STAT2的生物學(xué)功能如下。(1) 抗病毒作用。干擾素刺激基因被誘導(dǎo)發(fā)揮身體的抗病毒作用。(2)免疫調(diào)節(jié)。在STAT2敲除小鼠中,缺乏I型干擾素自分泌環(huán)以及T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的缺陷反應(yīng)表明STAT2對調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)至關(guān)重要。STAT2也可能參與IFN-α誘導(dǎo)的記憶細(xì)胞的維持。(3)腫瘤發(fā)生的調(diào)節(jié)。STAT2在卵巢癌中高表達(dá)。此外,STAT2與卵巢癌和非小細(xì)胞肺癌的總體生存率低有關(guān)。

圖片
STAT3

與STAT1相似,STAT3也有兩種具有不同功能的剪接亞型(STAT3α和STAT3β)。STAT3α具有完整的結(jié)構(gòu)域,而STAT3β在C端缺少55個(gè)氨基酸,被7個(gè)氨基酸殘基取代。STAT3在Y705或S727磷酸化時(shí)激活。然而,STAT3β缺乏S727,只有當(dāng)Y705磷酸化時(shí)才被激活。STAT3β比STAT3α具有更好的特異性DNA結(jié)合活性,STAT3 a具有更好的轉(zhuǎn)錄活性。轉(zhuǎn)錄因子STAT3由IL-6家族成員(IL-6、IL-11、IL-31、LIF、CNTF、CT-1、OSM等)、IL-10家族成員(IL-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-24和IL-26)和IL-21、IL-27、G-CSF、瘦素和IFN-I激活。

STAT3主要參與免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)、細(xì)胞生長、分化和凋亡以及腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。(1)免疫調(diào)節(jié)。STAT3可以通過棕櫚?;?去棕櫚酰化循環(huán)的膜結(jié)合、磷酸化和核易位一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮作用,從而調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的分化。STAT3還促進(jìn)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和髓系衍生抑制細(xì)胞的免疫抑制。STAT3的過度激活與免疫抑制和轉(zhuǎn)化有關(guān)。(2)細(xì)胞生長、分化和凋亡的調(diào)節(jié)。抑制將IL-6信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至STAT3的JAK可抑制凋亡蛋白Bcl-xl的表達(dá),從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。此外,組成性激活的STAT3可通過抑制細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)多發(fā)性骨髓瘤的發(fā)生。(3)腫瘤發(fā)生的調(diào)節(jié)。STAT3的組成性激活與頭頸部腫瘤、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、結(jié)直腸癌和血液腫瘤的發(fā)生有關(guān)。此外,STAT3和IL-6的高表達(dá)與三陰性或高級別乳腺癌化療敏感性差密切相關(guān)。然而,STAT3的兩種剪接亞型在腫瘤的調(diào)控中具有不同的功能。STAT3α活化被認(rèn)為促進(jìn)腫瘤發(fā)生,而STAT3β抑制癌癥的發(fā)生被認(rèn)為是一種有效的腫瘤抑制劑。(4)癌癥干細(xì)胞(CSCs)的調(diào)節(jié)。STAT3的持續(xù)激活維持了乳腺CSCs。有多種途徑促進(jìn)乳腺癌或結(jié)腸癌中CSC的存活,包括IL-6-JAK1-STAT3、IL-6-JAK2-STAT3、HIF-1α(缺氧誘導(dǎo)因子1α)-JAK1-STAT3和視黃醇結(jié)合蛋白4(RBP4)-JAK2-STAT3。

圖片
STAT4

STAT4由784個(gè)氨基酸組成,其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其他STATs相似。激活STAT4的細(xì)胞因子主要包括I型IFN、IL-12和IL-23。在小鼠和人類中,STAT4在Th1細(xì)胞和輔助性濾泡T(Tfh)細(xì)胞的分化和發(fā)育中起著重要作用。此外,STAT4促進(jìn)病毒攻擊后的生發(fā)中心反應(yīng)。Tfh細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子如IL-21對B細(xì)胞的成熟和發(fā)育以及Ig的同種型轉(zhuǎn)化也至關(guān)重要。 STAT4的磷酸化對于體液免疫應(yīng)答至關(guān)重要。

圖片
STAT5

STAT5轉(zhuǎn)錄激活劑包括STAT5a和STAT5b。STAT5a和STAT5b在氨基酸水平上的相似性為91%。STAT5a由794個(gè)氨基酸組成,第694個(gè)氨基酸是酪氨酸磷酸化位點(diǎn),STAT5b由787個(gè)氨基酸組成。STAT5酪氨酸磷酸化位點(diǎn)是第699個(gè)氨基酸。純化的STAT5b具有比STAT5a更高的DNA結(jié)合能力。除了二聚體之外,STAT5a還可以形成四聚體,而STAT5b以二聚體的形式與DNA結(jié)合。

激活STAT5的細(xì)胞因子主要包括IL-3、催乳素和IL-2細(xì)胞因子家族(包括IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-15)。此外,EGF、EPO、GM-CSF、TPO、GH和血小板衍生生長因子也可以有效激活STAT5。

STAT5的生物學(xué)功能包括以下方面:(1)生長和發(fā)育的調(diào)節(jié)。由于最初發(fā)現(xiàn)STAT5a使β-酪蛋白基因無效,STAT5a最初被稱為催乳素誘導(dǎo)的乳腺因子。STAT5敲除小鼠在乳腺發(fā)育和乳汁分泌方面存在嚴(yán)重缺陷,STAT5b-/-小鼠在GH產(chǎn)生上表現(xiàn)出缺陷。(2)免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)方面存在缺陷。STAT5二聚體對生存至關(guān)重要,STAT5a和STAT5b缺陷小鼠在淋巴發(fā)育和圍產(chǎn)期死亡率方面表現(xiàn)出嚴(yán)重缺陷。然而,STAT5a-STAT5b四聚體缺陷小鼠是存活的,但T細(xì)胞、NK細(xì)胞數(shù)量較少,CD8 T細(xì)胞增殖能力受損,NK細(xì)胞成熟受損。(3)腫瘤免疫調(diào)節(jié)。在免疫受損小鼠中接種腫瘤后,從小鼠分離的T和B淋巴細(xì)胞的STAT5a和STAT5b水平顯著降低,表明STAT5水平與腫瘤進(jìn)展有關(guān)。此外,STAT5參與乳腺腫瘤的發(fā)生,并主要參與乳腺癌的早期發(fā)展。(4)細(xì)胞生長、分化和凋亡的調(diào)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn),IL-2誘導(dǎo)的STAT5激活也會(huì)導(dǎo)致FasL的增加,這表明STAT5的激活與IL-2誘導(dǎo)激活誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡有關(guān)。

圖片
STAT6

STAT6基因編碼850個(gè)氨基酸,STAT6蛋白641位的酪氨酸磷酸化位點(diǎn)標(biāo)志著STAT6的激活。然而,研究也指出,S407可能是病毒激活STAT6的關(guān)鍵磷酸化位點(diǎn)。在一些細(xì)胞和組織中,STAT6的剪接變體是顯而易見的。STAT6b在氨基末端有缺失,STAT6c的部分SH2結(jié)構(gòu)域缺失。

STAT6主要參與IL-4和IL-13信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。IL-4誘導(dǎo)STAT6的激活,這是Th2細(xì)胞分化和免疫球蛋白同種型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。此外,IL-4誘導(dǎo)的T細(xì)胞中STAT6的激活還可以抑制整合素粘附分子家族成員VAL-4的表達(dá),從而抑制CD8 T細(xì)胞向腫瘤的浸潤。

STAT6可促進(jìn)B細(xì)胞的增殖和成熟,介導(dǎo)MHC-II和IgE的表達(dá),并在肥大細(xì)胞活化中發(fā)揮重要作用。與其他STAT相比,STAT6可以被病毒激活而不依賴JAK。STAT6還誘導(dǎo)免疫細(xì)胞中歸巢相關(guān)基因的表達(dá),并在先天免疫中發(fā)揮重要作用。例如,STAT6二聚體誘導(dǎo)CCL2的表達(dá)并招募T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞;CCL26誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞/堿性粒細(xì)胞和NK細(xì)胞歸巢;CCR6招募樹突狀細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞等。

表2 活化的STAT家族細(xì)胞因子和生長因子以及STAT介導(dǎo)的生物學(xué)功能

STAT

Cytokine and growth factor

Biological functions

STAT1

All interferons, IL-2, IL-6, PDGF, EGF, HGF, TNF, angiotensin II

(1) Regulate cell growth and differentiation;
(2) Promote cell apoptosis;
(3) Inhibit tumor occurrence;
(4) Regulate immune response.

STAT2

Type IIFNs

(1) Type I interferon response mediates the body’s antiviral effect.

STAT3

IL-6 family (IL-6、IL-11、IL-31、LIF 、CNTF 、CT-1 、OSM 、CLCF1)
IL-10 family (IL-10、IL-19、IL-20、IL-22、IL-24、IL-26)
IL-21、IL-27、G-CSF、Leptin and IFN-Is

(1) Regulates Th17 immune response;
(2) Regulates cell growth, differentiation, and apoptosis.;
(3) Regulate the occurrence of tumors (promote and inhibit).

STAT4

Type IIFNs, IL-12, IL-23

(1) Regulate the differentiation and development of Th1-type cells and induce Th1-type immune response.

STAT5a, STAT5b

IL-3, Prolactin, IL-2 cytokine family (IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 and IL-15)
EGF, EPO, GM-CSF, TPO, GH and PDGF
IL3, IL-5

(1) Regulate the growth and development of mice;
(2) Regulate cell growth, differentiation, and apoptosis;
(3) Regulate the production of immune cells (NK cells, T cells, etc.);
(4) Related to tumor progression.

STAT6

IL-4, IL-13

(1) Regulate the differentiation of Th2 cells;
(2) Regulate the conversion between immunoglobulin isotypes;
(3) Promote the proliferation and maturation of B cells, and induce the expression of MHC-II

JAK/STAT信號(hào)通路的激活和調(diào)節(jié)

圖片



01

經(jīng)典JAK/STAT信號(hào)通路



經(jīng)典的JAK/STAT信號(hào)如下(圖3):細(xì)胞配體與其受體相互作用,導(dǎo)致受體二聚化。EpoR、TNF-R1、gp130、 IL-17R、IL-10R和GH受體等可在與配體結(jié)合之前預(yù)先形成無活性的受體二聚體,這可促進(jìn)受體復(fù)合物的快速組裝和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。配體和受體之間的連接誘導(dǎo)JAK的磷酸化。激活的JAK導(dǎo)致結(jié)合受體的酪氨酸磷酸化,形成STAT的對接位點(diǎn)。在這個(gè)對接位點(diǎn),JAK磷酸化STAT,然后STAT與受體分離,通過SH2結(jié)構(gòu)域-磷酸酪氨酸相互作用形成同二聚體或異二聚體。這些二聚體易位到靶基因啟動(dòng)子,調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。

STAT通常通過以下機(jī)制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄:(1)STAT結(jié)合其DNA靶位點(diǎn)以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄激活。(2) STAT蛋白可與非STAT轉(zhuǎn)錄因子形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物以觸發(fā)STAT介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄;(3) STAT與非STAT DNA結(jié)合元件結(jié)合以促進(jìn)STAT依賴性轉(zhuǎn)錄;(4) STAT和非STAT轉(zhuǎn)錄因子可以通過與獨(dú)立的DNA結(jié)合位點(diǎn)簇結(jié)合來協(xié)同激活轉(zhuǎn)錄。

圖片

圖3 JAK/STAT信號(hào)通路的激活和負(fù)調(diào)控。黑色箭頭表示激活過程。紅色虛線箭頭表示負(fù)調(diào)控。





02

經(jīng)典JAK/STAT信號(hào)通路



研究表明,JAK/STAT也參與更為復(fù)雜的非經(jīng)典信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。未磷酸化的STAT3可以在沒有S727磷酸化的情況下誘導(dǎo)多個(gè)STAT3靶基因表達(dá),Lys-685乙酰化和NF-κB有助于這個(gè)過程。

此外,STATs不僅可以在細(xì)胞質(zhì)中被激活,除STAT4外的所有STATs都可以定位于線粒體并促進(jìn)氧化磷酸化和膜通透性,STAT3可以定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)并有助于抵抗氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。未磷酸化的STAT池的一部分位于核中與等位常染色體基因異染色質(zhì)蛋白-1(HP1)相關(guān)的異染色素上。JAK或其他激酶誘導(dǎo)STAT的激活并導(dǎo)致HP1與異染色質(zhì)分離,然后磷酸化的STAT與常染色體上的認(rèn)知位點(diǎn)結(jié)合以調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。這種非典型的JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)對于維持異染色質(zhì)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。在一項(xiàng)對果蠅的研究中,發(fā)現(xiàn)STAT的磷酸化可以導(dǎo)致HP1脫離異染色質(zhì),從而破壞異染色素的穩(wěn)定性,而異染色蛋白的不穩(wěn)定性可能會(huì)促進(jìn)腫瘤的發(fā)生。

一些研究人員發(fā)現(xiàn),哺乳動(dòng)物中存在非典型的JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式。例如,MHC高階染色體重塑是由干擾素誘導(dǎo)的STAT1激活引起的;其他研究表明,JAK3-STAT5的激活導(dǎo)致Th1細(xì)胞分化過程中Ifng位點(diǎn)的染色質(zhì)重塑。有趣的是,JAK蛋白也可以被獨(dú)立于細(xì)胞因子受體的致瘤酪氨酸激酶激活。例如,Abelson小鼠白血病病毒的原癌基因v-Abl通過調(diào)節(jié)JAK/STAT通路中細(xì)胞因子信號(hào)(SOCS)-1和JAK抑制因子之間的相互作用,組成性地激活JAK/STAT通路。致癌融合嵌合蛋白核磷-蛋白間變性淋巴瘤激酶誘導(dǎo)含SH2蛋白酪氨酸磷酸酶-1(SHP-1)失活,以抑制JAK3的降解并增強(qiáng)JAK3-STAT3啟動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),這可能導(dǎo)致間變性大細(xì)胞淋巴瘤的發(fā)生。BCR-ABL融合基因發(fā)揮抗凋亡作用,BCR-ABL可以通過JAK蛋白的低組成磷酸化與造血生長因子協(xié)同作用,從而調(diào)節(jié)STAT活化。

類似地,STAT也可以被其他非受體酪氨酸激酶激活或被獨(dú)立于JAK的受體直接激活。c-Src酪氨酸激酶可以組成性地激活STAT3,這增加了STAT信號(hào)通路調(diào)節(jié)腫瘤相關(guān)基因表達(dá)的可能性。表皮生長因子受體可以直接激活STAT1、STAT3和STAT5,此外,STAT5可以被血小板衍生生長因子受體直接激活。





03

JAK/STAT信號(hào)的正調(diào)節(jié)



除了JAK/STAT信號(hào)通路的主要成分外,許多相關(guān)蛋白在STAT依賴性轉(zhuǎn)錄和JAK–STAT與其他信號(hào)通路的相互作用中發(fā)揮著不可或缺的作用。

在糖皮質(zhì)激素和催乳素的共同刺激下,激活的STAT5和糖皮質(zhì)激素受體(GR)形成復(fù)合物。GR作為STAT5的轉(zhuǎn)錄輔激活因子,促進(jìn)STAT5依賴性轉(zhuǎn)錄。此外,CBP和p300作為STAT1α的輔助激活劑來調(diào)節(jié)JAK/STAT的反應(yīng),但這種調(diào)節(jié)可以通過JAK/STAT和其他信號(hào)通路的共同轉(zhuǎn)錄物的整合來實(shí)現(xiàn)。

另一種細(xì)胞質(zhì)蛋白Nmi可通過CBP募集STAT1和STAT5來促進(jìn)STAT1與STAT5的活化。體外GST下拉試驗(yàn)結(jié)果表明,除STAT2外的STAT可以與Nmi相互作用。一些銜接蛋白也可以促進(jìn)JAK/STAT信號(hào)通路。由淋巴細(xì)胞銜接蛋白(Lnk)、SH2-B和APS組成的SH2蛋白亞家族具有潛在的銜接功能。SH2-2B可以促進(jìn)GH誘導(dǎo)的JAK2的激活,而APS是JAK/STAT信號(hào)通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)適配器分子是一種含有SH3結(jié)構(gòu)域和ITAM結(jié)構(gòu)域的轉(zhuǎn)導(dǎo)適配器。它可以通過其ITAM結(jié)構(gòu)域與JAK2和JAK3相互作用,以增強(qiáng)IL-2和GM CSF介導(dǎo)的C-myc轉(zhuǎn)錄。





04

JAK/STAT信號(hào)的負(fù)調(diào)控



許多負(fù)調(diào)節(jié)因子參與JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)節(jié)。它們維持JAK/STAT途徑的平衡和穩(wěn)定狀態(tài)。JAK/STAT信號(hào)通路有三種主要的負(fù)調(diào)控類型:活化STAT的蛋白抑制劑(PIAS)、SOCS/CIS家族和PTPs(蛋白酪氨酸磷酸酶)(圖3)。




SOCS/CIS家族

SOCS蛋白家族是細(xì)胞內(nèi)蛋白,包括CIS、SOCS1、SOCS2、SOCS3、SOCS4、SOCS5、SOCS6和SOCS7?;罨腟TAT二聚化并進(jìn)入細(xì)胞核誘導(dǎo)SOCS表達(dá),SOCS蛋白與磷酸化的JAK及其受體結(jié)合,負(fù)調(diào)控JAK–STAT信號(hào)通路。SOCS主要以三種方式負(fù)調(diào)控JAK/STAT通路:(1) 與受體上的磷酸酪氨酸結(jié)合,以防止STAT募集到受體;如,CIS與IL-3受體和酪氨酸磷酸化EPO受體的酪氨酸磷酸β鏈穩(wěn)定結(jié)合。(2)直接特異性地結(jié)合JAK或其受體以抑制JAK的激酶活性。例如,SOCS3同時(shí)結(jié)合JAK及其受體gp130。SOCS3靶向含有信號(hào)受體gp130的IL-6家族細(xì)胞因子受體復(fù)合物。在SOCS3的SH2結(jié)構(gòu)域與gp130的磷酸化Tyr759結(jié)合后,SOCS3 Ig樣受體(KIR)以非磷酸化依賴性方式與gp130相關(guān)的JAK結(jié)合。在SOCS3結(jié)合時(shí),JAK的底物結(jié)合槽被隱藏,抑制JAK/STAT信號(hào)通路。SOCS1蛋白的SH2結(jié)構(gòu)域可以靶向JAK的激活環(huán),并且SOCS1還可以通過KIR直接抑制JAK酪氨酸激酶活性。(3)SOCS蛋白通過其C端SOCS盒與延伸蛋白B/C復(fù)合物相互作用,并同時(shí)與cullin5結(jié)合,形成延伸蛋白-cullin-SOCS3 E3泛素連接的酶復(fù)合物。這種復(fù)合物經(jīng)歷多泛素化,由蛋白酶降解與SOCS結(jié)合的信號(hào)因子,如JAK和STAT,從而阻斷信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。Cullin5還包含一個(gè)RING結(jié)構(gòu)域,該結(jié)構(gòu)域可以結(jié)合Rbx2,Rbx2可以與E2泛素結(jié)合酶相互作用。

SOCS不僅具有簡單的負(fù)反饋功能,而且在免疫反應(yīng)和炎癥調(diào)節(jié)中起著重要作用。SOCS1敲除小鼠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,SOCS1通過調(diào)節(jié)STAT1抑制Treg細(xì)胞分泌IFN-γ,抑制IFN信號(hào)可預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化。CIS不與JAK相互作用,因此不抑制JAK。它最初被鑒定為STAT5的負(fù)反饋調(diào)節(jié)器。此外,在Ba/F3細(xì)胞中SOCS3的過表達(dá)可以抑制STAT5激活。SOCS3通過抑制IL-12介導(dǎo)的STAT4激活來抑制Th1細(xì)胞并促進(jìn)Th2生成。SOCS3的缺失還可以通過促進(jìn)IL-10和TGFβ的產(chǎn)生來抑制Th1細(xì)胞和Treg細(xì)胞的產(chǎn)生。






PIAS      

PIAS是一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控家族。在哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了四個(gè)PIAS家族成員,即PIAS1(也稱為PIASx,有兩個(gè)剪接變體PIASx-α和PIASx--β)、PIAS2、PIAS3(具有剪接變體PIAS3b)和PIAS4(也稱為具有剪接變異體PIASyE6的PIASy)。果蠅中鑒定出PIAS同源物dPIAS/Zimp,酵母中也存在PIAS相關(guān)蛋白SIZ1和SIZ2。

PIAS最初被發(fā)現(xiàn)是STAT的抑制劑,PIAS1和PIAS4可以與STAT1相互作用,PIAS3和PIAS1分別與STAT3和STAT4相互作用。PIAS僅與被JAK磷酸化后形成的STAT二聚體相互作用,不與STAT單體相互作用。PIAS主要通過以下機(jī)制調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)導(dǎo)。(1) 阻斷轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合活性。例如,PIAS1和PIAS3通過阻斷STAT和DNA結(jié)合活性來阻斷JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。(2)促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子sumo化修飾。研究結(jié)果表明,PIAS1可以與STAT1上與Lys703相互作用。(3)通過募集共抑制分子組蛋白脫乙酰酶來募集其他共調(diào)控因子PIAS1和PIAS4,從而阻止STAT與DNA結(jié)合并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄激活失敗。(4)螯合轉(zhuǎn)錄因子以形成阻遏復(fù)合物的亞核結(jié)構(gòu)以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄。PIAS還充當(dāng)SUMO(類泛素蛋白修飾分子)E3連接酶,其可以通過蛋白質(zhì)泛素化調(diào)節(jié)許多細(xì)胞過程;然而,關(guān)于PIAS的SUMO E3連接酶活性是否調(diào)節(jié)STAT信號(hào)仍存在爭議。PIASx-α可以作為E3連接酶修飾STAT1的Lys703 SUMO。然而,有趣的是,將Lys703突變?yōu)锳rg可以消除SUMO修飾,但STAT1激活和PIAS1對STAT1信號(hào)的抑制不受影響。與這些發(fā)現(xiàn)相反,Ungureanu等人揭示了相同的突變導(dǎo)致IFN-γ介導(dǎo)的STAT1反式激活增加,導(dǎo)致STAT1的激活增加。

大量的遺傳學(xué)研究也證實(shí)了PIAS在JAK/STAT信號(hào)通路介導(dǎo)的基因調(diào)節(jié)中的生理作用。當(dāng)PIAS被敲除時(shí),JAK/STAT轉(zhuǎn)導(dǎo)活性升高,從而導(dǎo)致血液腫瘤的形成,PIAS1通過干擾STAT1向基因啟動(dòng)子的募集,選擇性地調(diào)節(jié)IFN-β和IFN-γ誘導(dǎo)基因。然而,PIAS的SUMO E3連接酶活性如何調(diào)節(jié)體內(nèi)STAT活性以及STAT介導(dǎo)的基因調(diào)節(jié)的生理作用需要進(jìn)一步研究和闡明。






PTPs    

JAK/STAT信號(hào)通路也可被PTP負(fù)調(diào)控。PTP中的SH結(jié)構(gòu)域可以與信號(hào)分子、激活的受體和JAK結(jié)合,使底物去磷酸化。PTPs可使STAT去磷酸化抑制其活性,并抑制JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。例如,已經(jīng)從HeLa細(xì)胞中提取了T細(xì)胞PTPs的核異構(gòu)體TC45。核TC45使細(xì)胞核中的STAT二聚體去磷酸化并失活。含SH2的蛋白酪氨酸SHP-1也是PTPs家族的重要成員。當(dāng)它被GH激活并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核時(shí),SHP-1可以使STAT5b去磷酸化。

PTPs不僅作用于活化的STAT,還可以使JAK去磷酸化并阻斷JAK/STAT信號(hào)通路??缒TP CD45可以抑制IL-3誘導(dǎo)的JAK2磷酸化并負(fù)調(diào)節(jié)JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),從而抑制IL-3介導(dǎo)的細(xì)胞增殖。PTP1B可以使JAK2和TYK2去磷酸化,但也有報(bào)道稱PTP1B在抑制JAK/STAT信號(hào)傳導(dǎo)中的主要靶點(diǎn)是STAT5。其他PTPs也可以作用于配體-受體復(fù)合物。例如,造血蛋白酪氨酸磷酸酶SH-PTP1可以與EPO受體胞質(zhì)區(qū)的pY429結(jié)合,從而介導(dǎo)JAK2的去磷酸化和失活。添加IFN-α后,SHP-1還可以可逆地與IFN-α受體結(jié)合,并選擇性地調(diào)節(jié)小鼠的JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。含有SH2的蛋白酪氨酸磷酸酶-2(SHP-2)可以負(fù)調(diào)節(jié)IFN對STAT過度激活的細(xì)胞毒性作用,以促進(jìn)細(xì)胞生長,但SHP-2的特定作用與JAK/STAT信號(hào)通路的一部分有關(guān),尚待研究。





圖片
圖片
JAK/STAT和其他通路之間的信號(hào)串
圖片
圖片
圖片

圖片

JAK/STAT途徑中的成分與其他途徑中的組分之間的串?dāng)_是極其復(fù)雜的,發(fā)生在不同的水平,并涉及不同的分子,如受體、JAK、STAT和基因轉(zhuǎn)錄因子(圖4)。

圖片

圖4 JAK/STAT和其他通路之間的信號(hào)串?dāng)_。

這些串?dāng)_活動(dòng)在多能性和分化轉(zhuǎn)錄程序、免疫調(diào)節(jié)和腫瘤發(fā)生中起著至關(guān)重要的作用。如:(1)STAT3-p300-SMAD1形成復(fù)合物誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞分化;(2)JAK1結(jié)合TGFβRI并激活STAT3;(3) TGF-β通過SMAD依賴方式激活STAT3。(4) STAT3抑制SMAD3–SMAD4復(fù)合物的形成并抑制SMAD3-DNA結(jié)合;(5) SMAD3通過將PIAS3募集到STAT3來抑制STAT3激活;(6)TGF-β阻斷IL-12介導(dǎo)的JAK2和TYK2酪氨酸磷酸化;(7)Notch信號(hào)通過干擾STAT向DNA結(jié)構(gòu)域的易位來抑制JAK/STAT的激活,而JAK/STA的信號(hào)則相反地抑制Notch信號(hào)。(8) Hes蛋白直接結(jié)合STAT3并通過募集JAK2誘導(dǎo)磷酸化;(9) STAT5直接與PI3K相互作用;(10) STAT5上調(diào)p85α(Pik3r1)、p110α(Pik3ca)和AKT1的表達(dá);(11) STAT3通過與p300相互作用驅(qū)動(dòng)RelA的超乙?;唬?2) NF-κB編碼的環(huán)氧合酶-2、IL-17、IL-21和IL-23激活STAT3;(13) 在Nos2啟動(dòng)子處NF-κB先于ISGF3(一種包含STAT1、STAT2和IRF9亞基的復(fù)合物)調(diào)節(jié)一氧化氮合酶的表達(dá);(14) IRF9-STAT1-STAT2三聚體復(fù)合物誘導(dǎo)基因表達(dá);(15) STAT1調(diào)節(jié)IRF8合成;(16) STAT5抑制IRF8活性;(17) STAT1和IRF1協(xié)同誘導(dǎo)IFNγ誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄;(18) IRF8增加由STAT1和IRF1介導(dǎo)的IFNγ誘導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄;等。

圖片
人類疾病中的JAK/STAT途徑
圖片
圖片

JAK/STAT途徑是一種高度保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,它參與調(diào)節(jié)與多種疾病發(fā)展相關(guān)的多種細(xì)胞機(jī)制,JAK/STAT通路的失調(diào)與各種疾病有關(guān)。例如,JAK2V617F突變經(jīng)常發(fā)生在骨髓增生性腫瘤(MPN)中。更常見的是,JAK/STAT通路作為異常升高的細(xì)胞因子的介體,誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄。此外,JAK/STAT抑制劑已有效治療多種疾病,如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)和系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE),這表明JAK/STAT在疾病發(fā)展中很重要(表3)

表3 不同疾病中JAK/STAT的突變或過表達(dá)

Gene

Mutation

Overexpression

Disease

JAK1

JAK1

——

Primary mediastinal B-cell lymphoma

JAK1

——

Hepatocellular carcinoma

——

JAK1

Hair loss

——

JAK1

Atopic dermatitis

——

JAK1

Age-related frailty

——

JAK1

Colorectal cancer

JAK2

JAK2 (JAK2 V617F)


Myeloproliferative neoplasms

——

JAK2

Hodgkin lymphoma

——

JAK2

Rheumatoid arthritis

——

JAK2

Atopic dermatitis

JAK2 (V615L and M532V)

——

Lung tumor

JAK3

JAK3 (L156P, E183G, R172Q)

——

T-cell leukemia/lymphoma

JAK3

——

Natural killer T-cell lymphoma

JAK3 (A572V and A573)

——

Severe combined immunodeficiency syndromes

JAK3 (A1090S)

——

Lung tumor

STAT3

STAT3

——

Job’s syndrome

——

STAT3

Rheumatoid arthritis

——

STAT3

Cervical Cancer

——

STAT3

Bladder cancer

STAT6

STAT6


Primary mediastinal B-cell lymphoma

圖片

抑制劑

圖片

靶向JAK/STAT途徑的藥物可分為三種類型:其一,細(xì)胞因子或受體抗體;其二,JAK抑制劑;其三,STAT抑制劑(圖5)。它們已被應(yīng)用于各種癌癥和自身免疫性疾病。其中一些藥物已被批準(zhǔn)上市,如JAK抑制劑:托法替尼和魯索替尼。這些藥物大多處于臨床前和臨床試驗(yàn)階段。

圖片

圖5 JAK/STAT信號(hào)通路的治療靶點(diǎn)。(1)重組細(xì)胞因子、(2)細(xì)胞因子抗體、(3)受體抗體被設(shè)計(jì)為靶向細(xì)胞因子或受體、(4)JAK抑制劑設(shè)計(jì)用于靶向JAK、(5)肽抑制劑、(6)小分子抑制劑、(7)誘餌寡核苷酸(ODN)、(8)反義寡核苷酸(ASO)和(9)靶向STAT的siRNA。

結(jié)論和展望

圖片

圖片
圖片

JAK/STAT通路是細(xì)胞外細(xì)胞因子激活的受體介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的核心,其參與細(xì)胞增殖和分化、器官發(fā)育和免疫穩(wěn)態(tài)。本文分享了JAK/STAT通路的組成和功能,JAK/STAT信號(hào)通路的失調(diào)被認(rèn)為是各種疾病的主要貢獻(xiàn)者,尤其是惡性腫瘤和自身免疫性疾病。過度激活的 JAK/STAT 通路、血清 JAK 依賴性細(xì)胞因子升高和突變的 JAK/STAT 為特征的疾病對 JAK/STAT 抑制劑反應(yīng)良好。JAK/STAT抑制劑目前應(yīng)用于自身免疫性疾病、惡性腫瘤、GVHD和傳染病。對更多臨床適應(yīng)癥的研究正在進(jìn)行中,包括 IL-6 驅(qū)動(dòng)的疾?。捍笱苎住 型 IFN 相關(guān)疾?。簡位蚋蓴_素病、硬皮病、肌炎和原發(fā)性干燥綜合征。

關(guān)于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),還有一些懸而未決的問題。首先,盡管JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通常以簡單的方式呈現(xiàn),但數(shù)十年的研究表明,它充滿了復(fù)雜性。其次,STAT可以直接與DNA結(jié)合,但它們在何處以及如何結(jié)合是一個(gè)持續(xù)爭論的問題,深度測序和染色質(zhì)免疫沉淀(ChIP-seq)可能有助于構(gòu)建全面且無偏見的STAT-DNA結(jié)合圖譜。第三,需要更多的研究來解釋STA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄抑制是如何工作的,無論是通過基因組位點(diǎn)的直接結(jié)合還是通過誘導(dǎo)二級藥物,如抑制性轉(zhuǎn)錄因子和miRNA。第四,STATs可以被不同的細(xì)胞因子激活,相反,一個(gè)細(xì)胞因子可以激活多個(gè)STATs。不同的細(xì)胞因子被視為不同的信號(hào),一個(gè)假定的解釋是不同的細(xì)胞因子激活各種STAT和其他信號(hào)模塊的不同磷酸化水平。需要更多的研究來支持這一假設(shè)。第五,JAK/STAT通路如何參與疾病的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。例如,在 JAK2 的情況下V617FMPN的突變,JAK/STAT通路是如何出錯(cuò)的?第六,大多數(shù)疾病是由多種遺傳異常引起的,JAK/STAT通路成分與其他通路成分之間的串?dāng)_尚未完全闡明。


圖片
圖片

文獻(xiàn)網(wǎng)址https://www./articles/s41392-021-00791-1

圖片
圖片
END

    本站是提供個(gè)人知識(shí)管理的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間,所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布,不代表本站觀點(diǎn)。請注意甄別內(nèi)容中的聯(lián)系方式、誘導(dǎo)購買等信息,謹(jǐn)防詐騙。如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容,請點(diǎn)擊一鍵舉報(bào)。
    轉(zhuǎn)藏 分享 獻(xiàn)花(0

    0條評論

    發(fā)表

    請遵守用戶 評論公約

    類似文章 更多