MAPK 通路

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MAPK 通路(Mitogen-Activated Protein Kinase Pathway)是真核细胞内最保守且核心的信号转导系统之一。它将胞外的生长因子、细胞因子及环境应激信号通过一系列蛋白激酶的级联磷酸化,精确传递至细胞核内,从而调控基因转录、细胞周期、分化及凋亡。MAPK 通路包含三级激酶级联结构:MAPKKK → MAPKK → MAPK。在 临床肿瘤学 中,该通路的异常激活(如 RASBRAF 突变)是超过 30% 人类癌症的驱动因素,使其成为 靶向治疗 研发中竞争最为激烈的领域。

MAPK · 信号级联枢纽
MAPK Signaling Pathway Profile (点击展开)
MAPKKK-MAPKK-MAPK 架构模型
核心级联 RAS-RAF-MEK-ERK
关键激活物 EGF, PDGF, TNF, Stress
下游转录因子 c-Myc, c-Jun, ELK1
交叉对话通路 PI3K-AKT, JAK-STAT

分支图谱:ERK、JNK、p38 的功能分工

MAPK 通路并非单一路径,而是由四个主要分支组成的庞大网络,每个分支响应不同的物理化学刺激:

亚型分支 典型激酶级联 生理功能/刺激
ERK1/2 通路 RAF → MEK1/2 → ERK1/2 响应生长因子;主导细胞增殖、存活。
JNK 通路 MEKK1 → MKK4/7 → JNK 响应环境应激、细胞因子;调节凋亡。
p38 通路 TAO → MKK3/6 → p38 响应紫外线、炎症信号;介导应激反应。

生化逻辑:从质膜受体到胞内核扩增

以 ERK 级联为例,信号的流动呈现显著的阶梯式放大效应:

  • 启动: 生长因子结合 RTK 受体,诱导受体二聚化并磷酸化。募集适配蛋白 SOS,将 RAS 从 GDP 态转化为 GTP 态。
  • 级联磷酸化: 活化的 RAS-GTP 招募 RAF 到质膜。RAF 磷酸化 MEK 上的两个丝氨酸残基。随后,MEK 通过其独特的双专一性磷酸化 ERK
  • 核转位与反馈: 活化的 ERK 二聚化并进入细胞核,磷酸化 ELK1c-Fos 等转录因子。同时,ERK 会通过负反馈磷酸化上游的 SOS 和 RAF,以防止信号过载。

转化医学:靶向药物与耐药的博弈

MAPK 通路的过度活化不仅驱动肿瘤生长,还显著影响 T 细胞 的抗肿瘤活性及 CAR-T 的效力:

  • RAF/MEK 联合阻断: 针对 BRAF V600E 突变(黑色素瘤常见),单用 RAF 抑制剂(如维罗非尼)易产生耐药。联合使用 MEK 抑制剂(如曲美替尼)可显著延迟耐药发生并减轻副作用。
  • 耐药机制: 肿瘤常通过上游突变(如 NRAS)或旁路激活(如上调 RTK 或激活 PI3K 通路)来绕过阻断点。
  • 免疫调节作用: 研究表明,适度的 MAPK 信号是 T 细胞 激活必需的。在细胞治疗中,过度的 MAPK 活化会诱导 T 细胞竭耗,因此开发“脉冲式”给药策略以维持 T 细胞的干性已成为研究热点。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Dhillon AS, et al. (2007). MAP kinase signalling pathways in cancer. Oncogene.
[学术点评]:该综述系统总结了 MAPK 三级级联在不同癌症场景下的失控逻辑,是通路研究的奠基性文献。

[2] Samatar AA, Poulikakos PI. (2014). Targeting RAS-RAF-MAPK pathway in cancer. Nature Reviews Drug Discovery.
[学术点评]:详述了针对该通路的药物开发历程,特别是联合用药策略如何应对反馈回路导致的耐药。

[3] Wherry EJ, et al. (2015). Molecular insights into T cell exhaustion and MAPK signaling. Immunity.
[学术点评]:解析了 MAPK 信号如何重塑 T 细胞的表观遗传景观,为细胞疗法的优化提供了生化依据。

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