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第六章 休克与转录因子 第一节 核因子κB 一、NF-κB的分子生物学特性 二、IκB的分子生物学特性 三、IκK的分子生物学特性 四、NF -κB的信号转导 （一）IκB的磷酸化 （二）IκB的泛素化 （三）IκB的降解 五、 NF-κB的生物学功能 六、 NF-κB的抑制剂 （一）抗炎剂和免疫抑制剂 （二）抗氧化剂 （三）蛋白酶抑制剂 （四）一氧化氮 （五）IL-10 （六）靶向IκK的反义核酸 （七）NF-κB的反义脱氧核酸 （八）NF-κB的圈套寡核苷酸 第二节 激活子蛋白-1 一、 AP-1的组成 二、 AP-1的信号转导 （一）c-fos的激活 （二）c-jun的激活 （三）AP-1的生物学功能 第三节 信号转导子和转录激活子 一、STAT的分子生物学特性 二、STAT的信号转导 三、 STAT的生物学功能 第四节 热休克因子 一、HSF的分子生物学特性 二、HSF的信号转导 三、HSF的生物学功能 第五节 其它转录因子 一、ATF2 二、Elk-1 三、CHOP 四、MEF2 五、CREB 六、Egr-1 转录因子（transcription factors）是一类能与特异性DNA序列结合并调节基因转录的基因调控蛋白，分为通用转录因子和转录调节因子两大类。通用转录因子包括TFⅡA、TFⅡB、TFBD、TFⅡE和TFⅡF等5种，装配在DNA分子的启动子上，形成启动转录复合物，但活性很低，主要依赖转录调节因子的调节。转录调节因子既可结合于基因的启动子序列，也可结合于远离编码基因的增强子序列，而对基因转录发挥调控作用。各种细胞外界刺激均是通过细胞信号转导调节转录调节因子活性，最终实现对基因表达的调控，如切应力作用于血管内皮细胞，经力受体将机械刺激信号传入细胞内，通过不同的信号传导通路激活能与基因启动子区域特定的顺式调控组件结合的转录因子，从而影响不同基因的转录活性（图6-1）。以下所讨论的转录因子即指转录调节因子，也称反式作用因子（trans-acting factors），它们识别特定的大约8～15个核苷酸的DNA序列, 与之结合后促进或抑制靶基因的转录和表达。其主要结构特点是多数含有DNA结合域，转录活化域以及蛋白结合域。DNA结合域（DNA-binding domain）呈锌指结构（zinc finger motif）或同源域（homodomain）或亮氨酸拉链（leucine zipper）或螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix）抑或碱性-α螺旋。转录活化域（transcriptional activation domain）呈酸性α-螺旋域（acidic helix domain）或富含谷氨酰胺域（glutamine-rich domain）抑或富含脯氨酸域(proline-rich domain)。转录因子与上游启动子和增强子结合后，可通过成环（looping）、扭曲（twisting）、滑动（sliding）以及Oozing等方式发挥调控作用，主要表现为影响TATA因子与TATA盒 图6-1切应力通过转录因子对基因表达的调控(引自 Papadaki M.) NF- κB IκB-a MEK JNK 力受体 PKC P50 转录因子 c-fos c-jun c-jun 失活 激活 IERG 蛋白 蛋白 核 mRNA 编码区 AUUUA 顺式-元件 +/- c-jun P60 P60 P50 c-jun c-fos 第一节 核因子κB 核因子κB(nuclear factor-kappa B, NF-κB)是普遍存在于细胞浆中以p50/p65异二聚体为形式的一种快反应转录因子, 与NF-κB的抑制性蛋白(inhibitor kappa B, IκB)结合而呈非活性状态。大量研究资料表明，它可以被许多刺激剂, 如细胞因子（如TNF、IL-1）、生长因子、蛋白激酶 C激活剂、有丝分裂原、氧化剂、细菌、病毒、免疫刺激剂、脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)以及紫外线等激活。激活的NF-κB与IκB解离后转位入核与靶基因启动子/增强子上的 κB位点结合, 从而增强靶基因的表达。目前所知，NF-κB调节的靶基因编码蛋白至少包括细胞因子（如IL-1、IL-3、IL-6、IL-8、GM-CSF）、趋化因子、生长因子、转录因子、粘附分子（如ICAM-1、VCAM-1、E-selectin）、免疫受体（如MHC-1）、 氧化应激相关酶以及急性期蛋白等(表6-1)。显然，NF-κB参与感染、炎症、免疫反应、细胞凋亡、休克和某些疾病的病理过程，以及细胞周期控制与分化等。 表6-1 激活NF-κB刺激因子和被诱导的基因产物(引自罗正曜，2001)
COX-2：cyclooxygenase-2；ICAM-1：intercellular adhesion molecule-1；IL-interleukin； iNOS-inducible nitric oxide synthase；MHC：major histocompatibility complex； PMA-phorbol ester; TNF-tumor necrosis factor；VCAM-1：vascular cell adhesion molecule-1 一、 NF-κB的分子生物学特性 Baltimore等(1986)率先发现NF-κB是一种能与免疫球蛋白κ链基因的增强子κB序列（GGGACTTTCC）特异结合的核蛋白因子。嗣后，越来越多的研究表明它能启动许多靶基因的转录。 NF-κB几乎存在于所有细胞中，是由Rel家族构成的二聚体蛋白, 故也谓NF-κB/Rel家族。Rel家族可分为两组: 第一组是p50 (NF-κB1 )和 p52 (NF-κB2 ) 蛋白; 第二组包括p65(Rel A)、Rel(c- Rel)和Rel B蛋白（表6-2）。这些蛋白共同享有一个由300个氨基酸组成的氨基末端, 称为Rel同源区(Rel homology domain, RHD)。RHD含有DNA结合位点, 二聚体化域以及核转位信号(nuclear translocation signal, NTS)。 p105(NF-κB1的前体 )和p100(NF-κB2 的前体)蛋白含有锚蛋白重复序列的羧基末端（即NF-κB的抑制蛋白IκBγ和IκBδ），它们水解后分别生成p50(NF-κB1 )和p52(NF-κB2 )蛋白。另一个可能的NF-κB/Rel家族成员为NF-AT(nuclear factor of activated T cells), 虽然与NF-κB/Rel家族其它成员之间存在一定的序列同源性, 但并未发现它与NF-κB/Rel家族其它成员形成二聚体, 也未发现它与靶基因上NF-κB/Rel的DNA结合位点结合。 RHD 551 582 587 969 940 317 359 361 421 RHD NLS TA ARDD PESTT p65 (RelA) Rel B c-Rel p50/p105 p52/p100 IκBα IκBβ IκBε Bcl3 胚胎死亡 et al, 胸腺萎缩 T细胞和巨噬细胞 的细胞因子生成减少 B细胞反应受损 B细胞反应受损 多灶性炎症 尚未确定 体液反应缺陷 re/A 65 45 re/B 66 c-rel 68 Nfkb11 50/105 nfkb2 52/100 med-3 37 ikbb 41 ikbe 45 bcl3 尚未确定 表6-2 哺乳动物NF-κB家族成员（引自Chen F. et al） 蛋白 分子量 （Kda） 基因 结 构 敲除基因表型 RHD, Rel-homology domain, NLS, nuclear localization signal TA, transactivation domain ARD, ankyrin repeat domain PEST, proline, glutamic acid, serine, and threonine domain 两组NF-κB/Rel蛋白可形成同源二聚体或异源二聚体, 如p50同源二聚体， p65同源二聚体和p50/p65异源二聚体， 通常所说的NF-κB是指在NF-κB/Rel家族成员中具有主要生物活性的p50/p65异源二聚体。其中， p65的羧基端含有转录活化域, 即转录活化亚单位； p50则与 DNA结合有关。不同的二聚体具有不同的生物学特性, 例如, p50/p65异源二聚体的DNA结合位点序列为5’-GGGRNNYYCC-3’, 能与许多细胞因子（如IL-1、IL-3、IL-6、IL-8），粘附分子（如ICAM-1、VCAM-1、E-selectin），转录因子，氧化应激相关酶及急性期蛋白基因启动子上的p50/p65异源二聚体结合位点结合；而p65/c- Rel异源二聚体的结合序列为5’HGGARNYYCC3’ (H代表A、C或T, R为嘌呤,Y为嘧啶), 它能与组织因子(tissue factors, TF)和GM-CSF基因启动子上p65/c-Rel异源二聚体的结合位点结合，从而发挥NF-κB/Rel家族对不同靶基因的表达调控作用。此外，不同二聚体的跨膜能力以及对DNA的亲和力不尽相同，这可能也是NF-κB/Rel家族对不同靶基因呈现表达调控的又一基础。 二、IκB的分子生物学特性 IκB是一种可遮盖NF-κB的NTS并阻止NF-κB转位入核与靶基因启动子结构域的特定位点结合的抑制性蛋白。迄今，在哺乳动物已克隆出5种 IκB蛋白, 分别为IκBα, IκBβ, IκBγ, IκBδ和 IκBε。这些抑制性蛋白都存在 3～7个由 30～33个氨基酸组成的同源序列, 称为锚蛋白重复序列, 能与NF-κB的NTS结合, 阻止NF-κB转位入核。IκB蛋白通过锚蛋白重复序列与NF-κB/Rel同源二聚体或异源二聚体中的p65结合形成无活性的三聚体而存在于胞浆内，直接抑制NF-κB的转移和与DNA的结合, 但对p50同源二聚体则无作用。其中，最普遍的存在形式似乎是 p50、p65和 IκB按 1:1:1组成的p50/p65/IκBα和 p50/p65/κBβ异源三聚体，而p65是IκB的关键靶点 (图6-2)。 IκB蛋白分子上存在多个磷酸化位点：(1)羧基端富含脯氨酸、谷氨酸、丝氨酸和苏氨酸结构域（PEST结构域）, 在静息状态下可被CK2(casein kinase 2)磷酸化。(2)氨基端的两个丝氨酸(IκBα氨基端的Ser32和Ser36或 IκBβ氨基端Ser19和Ser23)在细胞受到外界刺激时发生诱导性磷酸化。IκB的磷酸化在活化NF-κB中起着重要作用。 蛋白前体 / Rel二聚体 IκB蛋白 p105 IκB-γ IκB-δ IκB-α IκB-β IκB-ε 前体蛋白 NF-Κb / Rel / IκB三聚体 NF-κB1（p50） Ⅱ组蛋白 RelA（p65） RelB c-Rel p100 NF-κB2（p52） NF-κB/Rel二聚体 图6-2 哺乳动物NF-κB/Rel/IκB蛋白（引自Piette J. et al） I组蛋白 三、IκK的分子生物学特性 IκK(I kappa B kinase)是一种能使IκB氨基端上的丝氨酸发生特异磷酸化的蛋白激酶, 从而激活NF-κB。Chen等(1996)首先从静息细胞中纯化到一种能磷酸化IκBαSer32和Ser36的激酶复合物, 分子量为700～900kD, 其活性依赖于泛素(ubiquitin)，被称为IκK信号体(IκK signalsome)。该复合物的组成目前尚未完全明了，但至少包括以下成员：（1）两个结构相似的催化亚基IκKα和IκKβ。（2）两个调节亚基IκKγ/IκKAP1(IκK associated protein 1)和IKAP(IκK complex assosciated protein)。（3）NIK（NF-κB inducing kinase）和NF-κB /RelA等。 IκKα含745个氨基酸，分子量为85kD; IκKβ含756个氨基酸，分子量为87kD。二者的结构特征是氨基端为激酶结构域(kinase domain, KD)，中间为亮氨酸拉链结构域(leucine zipper, LZ)，羧基端为螺旋-环-螺旋结构域(helix-loop-helix, HLH)。KD中的T-loop以及羧基端的丝氨酸乃是IκK磷酸化的主要部位所在。研究表明，细胞因子对IκK激酶活性的诱导作用主要依赖于IκKβT-loop中Ser177和Ser181的磷酸化，且Ser181的磷酸化比Ser177的磷酸化更重要。IκKα和IκKβ基因位于不同的两条染色体上，DNA序列存在52％的同源性，可以形成同源二聚体或异源二聚体。目前认为，LZ参与二聚体的形成，HLH与激酶活性调节有关。利用敲除IκKα和IκKβ基因的小鼠，观察其生长发育以及TNF和IL-1刺激对该小鼠IκK活化的影响，结果提示IκKβ主要参与炎症刺激时IκK的活化， IκKα则可能主要与角质细胞分化和骨骼发育有关。 IκKγ是一种富含谷氨酰胺的蛋白，分子量为48kD, 无激酶结构域，羧基端存在与蛋白相互作用的结构，可能以二聚体形式直接作用于IκKβ，并参与接受上游激酶信号。 IKAP是一种150kD的 蛋白质，能与IκK和NIK 等结合构成IκK信号体，当细胞遭受细胞因子如TNFα、IL-1β刺激时，IKAP迅即与IκK和NIK解离，可能对IκK的活性起调节作用，其详细机制尚待阐明。 四、NF-κB的信号转导 Mireiklle等的研究提示，静息状态下，IκK处于无活性状态，当细胞受到炎症刺激时，上游激酶使IκKβ的KD结构域中的T-loop(Ser177和Ser181)磷酸化，活化的IκKβ进一步磷酸化IκKα的KD结构域，导致IκK激酶活性迅速升高；刺激消除后，IκKβ HLH结构域后的羧基端丝氨酸族逐步发生自身磷酸化，HLH通过肽链自身回折与KD结构域相互作用而致IκKβ的激酶活性降低；IκKα可能也存在类似的负调控过程。IκK的活化将启动NF-κB的激活过程（图6-3）。 （一）IκB的磷酸化 研究发现，活化的IκKα和 IκKβ能特异地磷酸化 IκB羧基末端PEST结构域， 然后对 IκBα氨基末端的 32和36位丝氨酸和IκBβ氨基末端的19和23位丝氨酸进行磷酸化。另有报道，MAPK的下游底物促细胞分裂剂激活的p90核糖体S6蛋白激酶（p90-RSK）也有 IκB激酶活性；双链 RNA激活的激酶 (PKR), Raf-1和PKCζ也能催化 IκB的磷酸化；Src家族的 p56 lck激酶可致IκB-α的酪氨酸磷酸化, 无需IκB降解就能激活 NF-κB。IκB的磷酸化可被烷化剂或抗氧化剂(NAC、PDTC、HMAP等)所阻断。 （二）IκB的泛素化 磷酸化的IκB氨基端第21和22位赖氨酸与多个泛素分子共价结合，这种结合导致IκB的空间构象发生变化，从而被ATP依赖性26 S的蛋白酶识别并降解。IκB的泛素化可被蛋白酶体抑制剂所阻断。 （三）IκB的降解 Inactive NF-κB UV Cytokines NIK ROS antioxidants NO IKKα IKKβ IκBα IκBα IκBα p50 p65 p50 p65 P P Ub p50 p65 Protease & Proteasome inhibitors Glucocorticoids, Estrogen, NO Activated NF-κB p50 p65 proteasome Enviromental hazards and microorganisms 图6-3 NF-κB的激活及其抑制（引自Chen F. et al） 五、 NF-κB的生物学功能 NF-κB转位入核后,与靶基因启动子或增强子上的NF-κB结合序列“GGGRNNYYCC”结合从而诱导许多因子的转录, 它们包括：（1）细胞因子 TNF-α、IFN-β、IL-1β、IL-2和 IL-6等。（2）趋化因子 IL-8、 RANTES、 巨噬细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和巨噬细胞炎性蛋白-1α (MIP-1α)。（3）粘附分子 E-选择素、 ICAM-1和VCAM-1。（4）急性反应期蛋白 C-反应蛋白。（5）补体 Bf、C3 和α1 -酸性糖蛋白。（6）生长因子 IL-3、GM-CSF、G-CSF和 M-CSF。（7）免疫受体 免疫球蛋白κ轻链、 IL-2R、MHC-1和 T细胞受体β链。 （8）酶分子 诱导性一氧化氮合酶 (iNOS)、 MnSOD、 Ⅱ型环氧酶、1, 2 -脂氧酶及磷脂酶A2。（9）转录因子IκB-α、p105、p100、c-Rel及Bcl-3。（10）病毒HIV-1和HSV等。NF-κB能刺激IL-1β转化酶蛋白酶、c-myc和TNF-α基因的表达,导致细胞凋亡；同时，NF-κB也能通过激活抗凋亡基因 TRAF1、 TRAF2、c-IAP1及c-IAP2，抑制半胱天冬酶8(caspase 8), 而阻止细胞凋亡。大量资料表明，NF-κB不仅与B细胞分化和功能有关, 还与T细胞、胸腺细胞、巨噬细胞、成纤维细胞及神经元的分化和功能有关。因此，NF-κB参与病毒感染、炎症、免疫反应、细胞凋亡, 休克和某些疾病的病理过程，以及细胞周期控制与分化等。 六、NF-κB的抑制剂 体外试验表明, 在LPS刺激下，兔肺泡巨噬细胞的NF-κB活性明显增高,同时给予蛋白酶抑制剂则显著降低巨噬细胞NF-κB的活性, 并抑制TNF-α的表达。在大鼠内毒素性休克模型中, NF-κB抑制剂二硫氨基甲酸酞吡咯烷可显着抑制肺组织iNOS mRNA表达, 明显减轻LPS所引起的动脉血压降低。此外, 在小鼠内毒素性休克早期，肺组织NF-κB、TNF-α和IL-6的水平均迅速升高, 这与许多炎性因子mRNA表达及动物预后密切相关。如果预先给予NF-κB抑制剂，便能使内毒素性休克小鼠血液中TNF-α和IL-6的水平显着降低。已知感染性休克病人体内大量炎性因子和体液因子的产生是促进休克发生、发展及多器官功能衰竭的重要因素，而这些因子的基因表达受到NF-κB的调控。因此，应用NF-κB抑制剂阻断由NF-κB信号转导通路所激活的有关因子的表达可能成为炎症、休克治疗的手段之一。现将目前已知的主要NF-κB抑制剂归纳如下： （一）抗炎剂和免疫抑制剂 糖皮质激素可通过两条途径抑制NF-κB: ①活化的糖皮质激素受体能直接与活化的NF-κB的p65亚单位结合, 抑制 NF-κB与 DNA结合。②糖皮质激素能上调IκBα转录水平而阻止NF-κB的核转位和与DNA的结合。 阿司匹林、水杨酸钠等也能阻止NF-κB的激活而发挥抗炎作用, 但详细机制尚不清楚。环链菌素Ａ(CsA)和 雷帕霉素（rapamycin）可与Ｔ细胞受体衔接，抑制不同刺激因素诱导Ｔ细胞产生NF-κB。晚近报道，环孢素、他克莫司 (tacrolimus)等免疫抑制剂可能通过抑制钙调磷酸酶而抑制蛋白激酶，阻止IκB-α的降解，使NF-κB活化障碍。 （二）抗氧化剂 N-乙酰半胱氨酸 (NAC)、维生素 E和其衍生物、抗坏血酸、吡咯烷二硫氨基甲酸（pyrrolidine dithiocarbamate, PDTC）及二甲亚砜等抗氧化剂可抑制氧自由基介导许多刺激因子激活 NF-κB的活化过程。 （三）蛋白酶抑制剂 降解 IκBα的26S蛋白酶体被抑制可阻断 NF-κB的激活及其核转位。 肽类硼酸PS341、MG101、MG115、MG132、lactacystin、calpastatin以及晚近发现的epoxomicin均为26S蛋白酶体竞争抑制剂, 因而能阻止 IκB的降解，抑制 NF-κB的激活而发挥抗炎效应。某些丝氨酸蛋白酶抑制剂，如TLCK(N alpha-p-tosyl-L-lysine chloromethyl ketone)和TPCK(N-tosyl-L-phenylalanine chloromethyl ketone)亦有抑制IκBα的作用。 （四）一氧化氮 有报道，一氧化氮 (NO)可以使NF-κB的半胱氨酸发生S-硝基化, 从而降低 NF-κB与 DNA的结合力，或抑制蛋白酶活性以阻止 IκBα的降解，从而抑制NF-κB的活化。已观察到NO能引起血管内皮细胞的NF-κB活性下降，抑制TNF-α诱导的NF-κB活化，最终产生抗炎效应。 （五）IL-10 最近发现，IL-10可以抑制LPS诱导人外周血单核细胞产生的NF-κB，从而抑制与Th1细胞反应相关的许多细胞因子基因的转录。 (六) 靶向IκK的反义核酸 靶向IκK的反义核酸可抑制IκK的形成，从而阻止IκB的磷酸化降解过程， 起到抑制IκB活性的作用。如May等设计了针对NF-κB必需调节蛋白（NF-κB essential modifier, NEMO）的抗炎多肽，其含有NEMO结构域而与NEMO结合，必然阻止NEMO与IκKβ的结合，抑制IκK活性，间接抑制IκB，从而达到抑制NF-κB活性的目的。 （七）NF-κB的反义脱氧核酸 利用NF-κB的反义脱氧核酸与编码NF-κB的基因或mRNA的结合，即可抑制NF-κB的转录和翻译过程。 （八）NF-κB的圈套寡核苷酸 近年来还提出了抑制NF-κB功能的新策略——“圈套策略”（decoy strategy）, 即合成与靶基因的顺式调控元件相一致的圈套双链寡聚脱氧核糖核苷酸（decoy oligodeoxyribonucleotides）或 圈套单链寡聚核苷酸（decoy oligonucleotides）或肽核酸（peptide nucleic acid, PNA）, 将其转染入细胞，它们能在NF-κB转位入核前或入核后与NF-κB竞争性结合，干扰 NF-κB与顺式调控组件的结合，故而影响靶基因的表达(图6-4)。动物实验表明，用NF-κB圈套能显著减少粘附分子(ICAM-1、VCAM-1、ELAM-1)和细胞因子（IL-6、IL-8、TNF-α）的mRNA及其蛋白质表达，抑制炎症、再灌注损伤及恶液质等。 Cis-E TF Cis-E TF Target Gene b) 圈套寡核苷酸作用后 DECOYS TR TR TF Cis-E Cis-E Target Gene 图6-4 圈套策略示意图（引自Morishita R. et al） a． 在正常状态下，转录因子（TF）与顺式元件（Cis-E）结合， 导致靶基因的持续表达。 b． 与顺式元件序列一致的圈套寡核苷酸（decoys ODNs）能结合 TF，阻止TF与Cis-E的相互作用，抑制靶基因的转录表达。 a) 正常状态下 第二节 激活子蛋白-1 激活子蛋白-1（activator protein 1, AP-1）由c-jun蛋白和c-fos蛋白家族成员组成, 是细胞内归属于bZIP类DNA结合蛋白的一种重要的转录因子。 c-jun蛋白家族和c-fos蛋白家族成员之间相互作用而形成多种形式的同源二聚体或异源二聚体AP- 1，存在于多种细胞中, 可被激素、生长因子、细胞因子、神经介质、热休克、电休克、紫外线、氧应激、以及过表达的癌基因等多种刺激所诱导。活化的AP-1能调控许多因子如IL-1β、TNF-α、 IL-6、 IL-8、 MIP-1α、MCP-1、 ICAM-1、 VCAM-1和 Pascel等基因的表达，被誉为细胞内信号传导的第三信使, 启动基因转录的分子开关, 在细胞增殖，分化，凋亡，胚胎发育，炎症及其它病理过程中起着重要作用。另据报道，学习、记忆及神经发育等均与AP-1蛋白表达有关。 一、AP-1的组成 AP-1由c-jun蛋白（5.5kD）家族和c-fos蛋白(3.9kD)家族成员组成, c-jun蛋白家族成员含c-jun、jun B和junD, c-fos蛋白家族成员包括c-fos、fos B、foral和fraz。fos和jun两种蛋白家族成员的氨基酸序列中均存在着若干个周期性的亮氨酸并具有螺旋结构, 因而彼此之间可通过LZ形式，以1:1的比例构成同源二聚体或异源二聚体复合物。 其中， jun蛋白家族可形成同源二聚体或异源二聚体，而fos蛋白家族间不能形成同源二聚体，但能与jun蛋白家族形成稳定的异源二聚体，且较jun蛋白家族形成的同源二聚体具有更高的DNA结合活性。 因此，在大多数细胞中AP-1的主要形式为c-fos/c-jun异源二聚体。AP-1可作用于靶基因启动子上的AP-1结合位点,即佛波酯 (12-Ｏ-tetra-decanoyl-phorbol-13-acetate, TPA)反应组件(其序列是 5’-TGACTCA- 3’)，调控靶基因的转录。此外，jun与fos家族成员还能与其它的转录因子家族如CREB/ATF, NFAT, ETS, NF-κB及细胞核激素受体结合而发挥作用。 值得指出，不同的AP-1二聚体的活性呈现差异， 例如fos/junD二聚体与靶基因启动子上AP-1结合位点的结合力明显高于fos/junB二聚体, 这可能影响靶基因的转录速率，导致不同的生物学效应。 二、AP-1的信号转导 AP-1的活性除了经MAPK信号转导通路的磷酸化调控外, 其它一些蛋白激酶如PKC和蛋白酪氨酸激酶亦可以调节活化AP-1。 （一）c-fos的激活 c-fos基因启动子区主要由3个转录调控组件--cAMP反应组件(cAMP response element, CRE)、血清反应组件 (serum response element, SRE)及sis诱导组件 (sis inducible element, SIE)所组成。因此，c-fos-CRE, c-fos-SRE及c-fos -SIE的活性变化直接与c-fos基因的表达有关，从而影响AP-1的激活。 c-fos-CRE与CRE结合蛋白 (CREB)及部分相关的转录因子结合。蛋白激酶Ａ能磷酸化CREB的133位丝氨酸, 导致CREB的活化。活化的CREB与其结合蛋白CBP结合, 后者可能介导CREB与基本转录组件的作用。 钙调素依赖蛋白激酶 (CaMK-4)可使CREB的133位丝氨酸磷酸化而活化; 而CaMK-2可同时磷酸化CREB的133位丝氨酸和另一位点的丝氨酸, 从而阻滞CREB的活化。在生长因子刺激下, Ras依赖蛋白可以对CREB进行磷酸化。 c-fos-SRE与血清反应因子 (serum response factor, SRF)和募集三元复合物因子 (ternary complex factor, TCF)结合形成三元复合物。 TCF蛋白属于DNA结合蛋白的ETS区域家族, 后者由Elk-1、SAP1和SAP2 /NET/ERP等组成。因此，至少存在SRE/SRF/Elk-1和SRE/SRF/SAP1等三元复合物形式。Elk-1羧基端的数个氨基酸位点可以分别被ERK、JNK及P38 MAPK磷酸化而活化，SAP1亦可以被ERK与P38蛋白激酶磷酸化而活化，由此促进SRE/SRF/Elk-1和SRE/SRF/SAP1三元复合物的形成，从而提高c-fos基因的转录，最终活化AP-1(图6-5)。 JNK p38 蛋白激酶 ERK TCF SRF SRE C-Fos c-Jun JNK c-Jun ATF2 TRE p38 c-Jun JNK FRK AP-1 c-Fos 图6-5 AP-1的的信号通路 c-fos-SIE可与转录因子STAT1和STAT3的复合物结合。 研究表明, 集落刺激因子-1（CSF-1）与血小板源性生长因子(PDGF)可以激活Ras, Ras依赖的信号通路直接参与c-fos启动子中STAT的活化，故而促进c-fos基因的转录；ERK蛋白激酶可使转录因子STAT1和STAT3的丝氨酸发生磷酸化, 提高STAT1和STAT3功能活性； 在TPA、生长因子、CSF1、PDGF等的刺激下, c-fos SIE与SRE协同作用可诱导c-fos基因的表达，促进AP1活化。 此外， c-fos调节激酶 (FRK) 通过依赖于Ras途径的刺激(如生长因子)被激活，然后经磷酸化活化c-fos。 （二）c-jun的激活 c-jun启动子的转录反应主要由jun1与jun2介导, 它们与c-jun和ATF2的二聚体结合。JNK蛋白激酶可以对c-jun氨基端转录活化域的两个氨基酸位点Ser63与Ser73进行磷酸化, 该作用与CBP的募集反应有关。CBP通过磷酸化反应与c-jun氨基末端的激活域结合, 并将c-jun的磷酸化激活域与基本转录组件 (basal transcription element or machinery)连接起来, 从而提高它们的转录能力; 而ｐ38蛋白激酶对c-jun无活化作用。另有结果显示，细胞内cAMP、PKC及甘油二酯等均可作用于c-fos、c-jun基因的不同序列, 如血清反应序列、 cAMP反应区或钙反应区, 加速它们的转录, 从而活化AP-1。其中，PKC的活化依赖于Ca2+和磷脂代谢中间产物二酰基甘油 (DAG)的存在, 从胞浆中移位到胞膜上而激活, 这在跨膜信号转导中起重要作用。 （三）AP-1的生物学功能 在应激因素如缺血、缺氧、高张力、炎性因子（TNF-α、IL-1β）等刺激下, 通过MAPK信号转导途径的磷酸化和其它一些蛋白激酶如PKC和酪氨酸激酶的作用，使c-fos和c-jun激活, AP-1活化。体外实验证实，活化的AP-1可与IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、MIP-1、MCP-1、ICAM-1、VCAM-1和iNOS等基因的启动子上AP-1位点结合，调节它们的表达，从而参与了应激、炎症、休克、心肌肥大、心力衰竭等多种病理过程。 已发现，AP-1的组成组件c-jun基因缺陷可导致小鼠在胚胎发育中、晚期死亡。当AP-1的组成组件c-fos基因缺陷时，小鼠骨骼和造血系统出现明显异常, 但如果c-fos基因过度表达，则导致小鼠骨肉瘤和软骨肉瘤的发生。事实上，定位于细胞核的转录因子AP-1在许多促瘤刺激信号诱导细胞转化的过程中起着重要的作用。TPA可通过活化PKC而诱导AP-1活化, 后者与DNA上AP-1结合位点结合，因许多参与肿瘤发生的基因启动子上都存在有AP-1的结合序列, 故AP-1的活化直接调控许多瘤基因的表达。显而易见，AP-1还可能与胚胎发育、细胞分化以及肿瘤的发生有关。 第三节 信号转导和转录激活子 自从Fu等（1992）首次发现信号转导和转录激活子(signal transducer and activator of transcription, STAT)以来，已在哺乳动物细胞分离和纯化的STAT蛋白家族成员有STAT1α/β、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B及STAT6，它们参与了许多细胞因子的信号转导，因而对细胞的生长、分化、炎症和免疫反应等产生重要影响。 一、STAT的分子生物学特性 STAT蛋白家族成员具有类似的氨基酸序列，分子量在84~113kD范围内，由750~850个氨基酸组成。其中，STAT2和STAT6大约为850个氨基酸, 而STAT1, STAT3, STAT4, STAT5A和STAT5B约有750~790个氨基酸。STAT分布较广, 在小鼠发育早期, STAT1 存在于蜕膜内, STAT3 存在于蜕膜和内脏内胚层, STAT4主要分布于骨髓细胞, 睾丸和淋巴细胞, STAT5存在于其它组织和髓类细胞，STAT2 和STAT6则广泛分布于各种组织细胞。STAT的功能区主要包含三部分，即SH2结构域，DNA结构域和转录激活域。 SH2结构域位于STAT氨基末端第600~700氨基酸残基序列高度保守区，它介导STAT与活化受体的酪氨酸残基相结合, 并通过JAK激酶（janus kinase, JAK）家族（迄今已发现JAK1、JAK2、JAK3和TYK2）使STAT磷酸化，然后形成二聚体，此刻，即与受体分离，转位入核，结合到靶基因的启动子或增强子序列上，从而调节基因的表达。 DNA结合域位于STAT氨基末端第400~500氨基酸残基序列，直接决定STAT与DNA的结合。转录激活域位于羧基末端，约40个氨基酸残基组成，STAT1、STAT3、STAT4和STAT5含有一个保守的脯氨酸-蛋氨酸-丝氨酸-脯氨酸序列，其中丝氨酸的磷酸化决定了STAT的转录活性（图6-6）。 此外，在所有STAT的氨基末端，约50个氨基酸残基组成的保守序列参与DNA的结合, 并与STAT的磷酸化能力有关；STAT氨基端的第701位氨基酸为酪氨酸磷酸化位点，与STAT的活化有关；位于STAT氨基末端第500~600氨基酸残基序列被称为SH3结构域，其呈现该家族的高度保守性。 二、STAT的信号转导 目前发现，至少有35种多肽配体可激活STAT而产生广泛生物学效应，它们包括细胞因子（如IFN-α、IFN-β、IFN-γ、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-10、 Con 100 400 500 600 700 850 STAT2,6 H2N- STAT 1,3,5a 5b 图6-6 STAT的结构（引自Chen X.et al，1998） TAD：transcriptional activation domain; PY：phosphotyrosine; PS：phosphoserine DNA binding SH3 SH2 TAD PY PS TAD COOH 表6-3 不同细胞因子和激素对 STAT和JAK的激活效应(引自李清刚,2000)
这些配体与受体结合后, 受体便发生二聚体化或多聚体化，使与受体信号转导链联系的胞浆可溶性酪氨酸激酶JAK彼此靠近，相互磷酸化。 活化的JAK进一步使受体上的特异性酪氨酸残基磷酸化, STAT通过SH2结构域补位到受体复合物的酪氨酸磷酸化位点上。靠近STAT的JAK使STAT的酪氨酸磷酸化而激活STAT，如生长激素（GH）依赖的STAT1、STAT3和 STAT5的酪氨酸磷酸化要靠JAK2的作用才能发生，且最有效的磷酸化除了需333和 338位的酪氨酸，还需要454~638位的某些氨基酸残基参与。活化的STAT通过分子内SH2区的相互作用形成二聚体，随后与受体复合物分离，由胞浆转位入核结合到DNA序列上。当然，也有报道某些受体无需JAK介导就能直接激活STAT。有关STAT转位入核的详细机制尚不清楚, 但有一点可以肯定，活化的STAT形成同源或异源二聚体后，至少必须借助于NPC的主动转运和NLS的介导才能完成其核转位。Johnson等认为，STAT的核转位需要Importin/Ran系统和NPC的协同。核转位蛋白先通过其上NLS（为几个连续的带正电荷的氨基酸残基）与Importin的α亚单位结合，后者通过其特殊的结构与Importin的β亚单位结合形成复合物, 然后在Importinβ亚单位的介导下复合物被锚定在NPC上。复合物向核内主动转运需要与NPC相连的GTP酶Ran及其它辅助因子。由于STAT分子不存在NLS, 故其核转位可能依赖于与STAT分子活化有关的配体或受体上的NLS中介。 STAT转位入核后多数可结合到靶基因启动子内含 9bp的回文序列5’-TTN5AA - 3’，即干扰素γ活化序列（GAS）上，而调节基因转录, 其亲和力依赖于回文序列、周围的寡核苷酸及TT与AA两核苷酸之间的距离。已发现, IFN-α、IFN-γ所诱导的STAT与DNA结合的序列分别为ISRF序列(AGT3CN2T3CNC/T)和GAS 序列(TTN5A2)，EGF、PDGF和CSF1诱导STAT与SIF序列 (GT2C3GTCA2)结合, STAT1、 STAT3、 STAT4和 STAT5的最佳结合位点可能是TTCN3GA2序列。 三、STAT的生物学功能 小鼠的STAT2 和STAT3基因被敲除即致其在胚胎早期死亡，STAT3的缺失在组织损伤和炎症反应时引起多种炎性因子基因表达明显增强，因此又被称为急性反应因子，并与细胞的增生和分化有关。另有资料表明，在IL6刺激人的B细胞分化过程中，STAT3也起着重要的作用。 分别敲除STAT1、 STAT4、 STAT5和 STAT6基因, 小鼠生长、发育虽无明显异常， 但其它功能严重失调。STAT1缺乏的小鼠表现为对炎症的急性反应缺陷；IFN-γ通过激活STAT1信号转导途径而增强热休克蛋白（HSP）-70和HSP-90基因的表达；分别敲除STAT1、 STAT4和 STAT6基因的小鼠对IFN-α/γ、IL-1、IL- 2和 IL- 4的刺激均无应答, 但对其它细胞因子的应答正常；STAT4基因缺失还可致Th1细胞功能障碍，STAT6基因缺失则引起Th2细胞功能缺陷; STAT5A的基因缺失使小鼠乳房发育障碍，失去对GH和PRL的生理反应，丧生泌乳功能；STAT6基因的缺失引起小鼠Ｂ细胞增生和成熟障碍,Ｔ细胞功能降低。有结果提示，STAT1和STAT2 在先天性免疫中起着重要作用, STAT4和 STAT6则可能在获得性免疫中发挥重要作用（表6-4）。 表6-4 STAT家族的激活与功能
第四节 热休克因子 热休克因子 (heat shock factor, HSF)也称热休克转录因子（heat shock transcription factor, HSTF）, 是一组结构和功能具有广泛同源性，普遍存在于真核生物细胞中的蛋白质，具有调控热休克蛋白(heat shock protein, HSP)家族基因表达的功能，因而与应激、感染、免疫和肿瘤的发生有关，并参与细胞分化，细胞骨架的形成、细胞凋亡及细胞周期的调控。 一、HSF的分子生物学特性 目前，存在于人体内的HSF主要有3种形式，即HSF1、HSF2、HSF4。虽然从不同生物体内分离出来的HSF分子种类和大小各有不同，但其结构却极为相似, 共同具有一个极为保守的核心区域--DNA结合域 (DNA binding domain)，三聚体域(trimerization domain)和转录活化域（transcription activator domain）。 DNA结合域位于HSF的Ｎ-末端最保守的区域中, 具有DNA结合蛋白特征性的螺旋-转角-螺旋结构基体 (helix-turn-helix motif), 由H1、H2、H3 3个螺旋和反向平行的β1、β2、β3、β4 4个片层组成，其排列顺序为：N端－H1－β1－β2－H2－H3－β3－β4－C端。DNA结合域通过螺旋-转角-螺旋结构形成了一个紧密的球形结构，有一个α-螺旋凸起，一个脯氨酸诱导的扭结和在H2和H3之间有一段5～7个氨基酸的间隔。HSF的DNA结合域决定其与靶基因上游的热休克组件（heat shock element, HSE）的结合。HSE是位于HSP 基因“TATA”盒上游区域约含 20个核苷酸序列的构件, 呈现高度的保守性，具有相同的碱基片断，也即是HSP基因上的启动子。 三聚体域位于HSF的C-末端, 在HSF活化时形成，具有一个位于羧基末端的3个疏水性脂肪族七价氨基酸重复序列（hydrophobic heptad repeat array）的特征性结构。每个七价氨基酸重复序列的第一和第四个疏水性氨基酸残基是螺旋型卷曲螺旋结构所特有的, 可用于形成LZ。较长的七价氨基酸重复序列内部形成一个三链α螺旋型卷曲螺旋, 较短的七价氨基酸重复序列外部形成一个α螺旋, 以稳定其结构。无刺激因素存在时，这3个序列在HSF内部形成稳定的卷曲螺旋结构，以维持HSF无活性的单体状态; 当细胞受到刺激时， HSF单体通过三聚体结构域结合形成具有活性的三聚体。 转录活化域是促进HSP基因转录的活化区域, 可能位于HSF的C末端的某些区域。例如，HSF1有2个独立的转录活化域, 位于C 端的1/3处，受位于三聚体域与转录活化域之间的中心调节域(central regulatory domain)的调节，后者对热刺激信号敏感。 二、HSF的信号转导 现已发现，多种因素如应激、热休克、pH变化、渗透压变化、缺氧、缺血再灌注、过氧化氢、表面活性剂、丝氨酸蛋白酶抑制剂、蛋白酶体抑制剂, 蛋白合成抑制剂 (如环己烷 )及氧自由基等均能够激活HSF; 细胞内某些因子(如TNF)和激素(如前列腺素)亦与HSF的活化有关; 非甾体类抗炎药如水杨酸盐，可直接导致HSF激活，调节 HSP的基因表达。 活化的HSF由单体向三聚体转换。首先，HSF的卷曲螺旋结构打开，相邻的七价氨基酸重复序列之间相互作用, 形成分子间的卷曲螺旋。每3个HSF单体借助于分子间的卷曲螺旋即三聚体域，而结合形成一个三聚体。 HSF单体形成三聚体后, 与HSE的亲和力大大增强，如有结果显示，热休克时HSF与HSE的结合很快增加, 5min内可达最高峰, 大约为热休克前的 10~20倍。HSF三聚体靠其DNA结合域与热休克基因上游的一段特殊的DNA序列即HSE结合，该位点始于H1的Ｎ端后数个氨基酸处，可能终止于β4末端之后的16个氨基酸处。这16个氨基酸通过与疏水核心的相互作用在空间结构上封闭DNA结构域的一部分，又能使HSF三聚体中各HSF单体的DNA结合区域相互协调, 以获得对HSE的高亲和力。在热休克基因转录起始点上游数百个bp处，往往有多个拷贝的HSE，它以 5个碱基为基本单位重复排列而成，称之为 GAA boxes。HSF能识别GAA boxes上特异的“ -nGAAn-”结构并与之结合，二者亲和力的大小不仅与HSE内的“-nGAAn-”数目有关, 而且与HSF三聚体之间的协同有关。 HSE结构上通常有３个“ -ｎGAAｎ-”结构，而完整的HSF也是以三聚体的形式与HSE结合, 这样的结合具有最大的亲和力。两者相互作用，保证 HSP基因的高效转录。该转录活动与 HSF的磷酸化程度增加有关。同时，细胞内HSP水平的增高也能负反馈调节HSF的活性,高浓度的HSP可抑制HSF与DNA的结合，使HSF三聚体解聚而失活。此外， HSF结构自身存在有抑制三聚体形成的区域，即靠近HSF的碳末端上有一个保守的疏水七价氨基酸重复序列，它与三聚体形成的抑制有关。 三、HSF的生物学功能 在人体内, 不同种类的HSF虽然结构上很相似, 但功能上却存在不同程度的差异。研究表明，HSF1在应激如热休克刺激下调控HSP70的表达，HSF2则在生理状态如发育和分化下，调控HSP70的表达。 HSF2对热刺激信号耐受，而对代表生长、发育、分化的信号更为敏感。新发现的HSF4似乎能减少HSE结合位点，发挥负调控作用, 其生物学意义至少在于控制应激反应的动态平衡。然而就目前所知，HSF在各种伤害性刺激下，其主要生物学功能至少是通过调控HSP的表达来实现的。HSP普遍存在于所有细胞内，依据其同源性和分子量大小可分为HSP110、HSP90、HSP70、HSP60、小分子HSP(如HSP25、HSP27)及泛素等家族，已发现它们与应激、感染、免疫和肿瘤的发生有关，并参与细胞分化，细胞骨架的形成、细胞凋亡及细胞周期的调控。其主要生物学菜单现在应激状态下保护细胞生命活动必需的蛋白质 ,维持细胞生存。以下仅举例说明之： 实验发现，大鼠体外肝细胞缺血再灌注后, HSP72升高，可明显减少肝细胞缺血再灌注后有害的急性期蛋白的表达。在体内，结扎大鼠左叶血管以复制肝缺血再灌注模型, 缺血肝细胞的HSP及其mRNA水平均显着升高。预先给予成年大鼠亚致死热休克处理，其HSF被激活，HSP70和HSP90随之显着升高，可明显提高动物对后来的心肌细胞缺血再灌注损伤的耐受，这可能与HSP结合易化蛋白，修复被破坏的蛋白，稳定新合成的蛋白有关。在扩张性心肌病和缺血性心肌病的患者，HSP27和HSP60均于心肌损伤末期显著升高，据认为这可抵抗心肌细胞的凋亡。用药物阻断成年猫心肌细胞HSP72的表达，可导致乳酸脱氢酶含量升高，细胞存活率下降。反之，乳酸脱氢酶含量降低，细胞存活率则升高。提示HSP72在保护心肌细胞免受缺氧损伤中起重要作用。 大量研究表明：HSP25和HSP27在肌动蛋白动力学的调节中起主要作用，其中，HSP25能促进缺血后肌动蛋白细胞骨架的重组；HSP27家族主要参与微丝的稳定和细胞因子信号转导等，能阻止应激状态下的肌动蛋白和微丝的分裂，有利于细胞骨架的稳定，故HSP25和HSP27与血管内皮细胞的细胞骨架形成和细胞形态有关。HSP28的快速磷酸化对细胞立即产生保护作用。HSP60、HSP70及HSP90等超家族具有分子伴侣功能， HSP60和HSP70超家族成员多以解折叠形式存在于细胞浆或内质网, 主要参与蛋白质折叠、解折叠、组配及将蛋白质转运到内质网和线粒体，从而影响或调节它们的生物学功能；HSP90家族主要涉及蛋白转位和受体调节，系类固醇受体的结合蛋白，参与甾体激素与受体的相互作用。再者，HSP90家族成员以ATP依赖方式抑制解折叠蛋白聚集作用, 在体外促进解折叠多肽的重新折叠。 小分子HSP，呈ATP非依赖性和谷胱甘肽依赖性，通过降低活性氧而保护受氧化应激的细胞，也可抑制由staurosporine、足叶乙甙、Fas配体等诱导的细胞凋亡。小分子HSP因自身重叠可形成非常大的复合体, 分子量可达200～800kD, 其重叠程度与细胞所受的应激强度及小分子HSP的磷酸化程度有关。藉分子遗传学方法，使小分子HSP在细胞强烈表达, 可最快纠正因热应激所导致的RNA、蛋白合成的抑制和核蛋白的凝聚变性现象。在热应激时, 小分子HSP与肌丝和肌动蛋白结合, 防止了肌丝变性。小分子HSP同HSP70一样, 具有利用ATP的能量使变性蛋白恢复正常的分子伴侣功能。因此, HSP可保护受各种有害刺激的细胞, 防止细胞凋亡。也有结果表明，HSP有时也可促进细胞凋亡，这取决于细胞和凋亡刺激的种类。 肿瘤的形成与细胞的增殖和死亡不平衡密切相关，HSP通过调控细胞周期所必需的蛋白构象参与细胞的增殖、死亡过程。例如， HSP70通过调节c-fos、c-myc、src、raf、p53及Rb蛋白构象进而影响细胞周期。对于依赖类固醇激素的肿瘤细胞如乳腺癌、膀胱癌等, HSP70参与了类固醇激素的信号传导途径：在无类固醇激素时, HSP70和HSP90与相应激素受体结合, 促进并维持受体结合激素的构象状态；当激素受体复合物形成时, HSP70和HSP90便释放出来, 与此同时, 受体从非DNA结合型转变成DNA结合型, 作用于相应激素应答组件, 反式调控与增殖相关基因的表达, 促进癌细胞增殖。肿瘤细胞中突变或异常蛋白质的存在刺激HSP70的合成 ,使其呈现持续的高诱导表达。在病毒转化和化学诱导的肿瘤细胞中, HSP70的表达比正常细胞高几倍。在许多恶性肿瘤 (如乳腺癌、肠腺癌、肺癌等 )中，HSP70的高表达与肿瘤的恶性程度相关。有人认为， HSP70的高表达其可能作用是介导癌基因和抑癌基因产物的构象成熟、跨膜转运, 介导错配蛋白的降解, 协调肿瘤细胞的蛋白质快速代谢平衡, 使肿瘤细胞得以无限增殖。 第五节 其它转录因子 一、ATF2 活化转录因子2 (Activating transcription factor 2, ATF2)含有N端激活转录位点、 3个磷酸化位点 (Thr69/Thr71/Ser90) 及C端DNA结合位点, 其中 Ser90并不直接涉及转录活化。 JNK/SAPK信号通路可被多种应激刺激如紫外线、热休克、高渗刺激和蛋白合成抑制剂, 细胞因子如 TNF、IL-1、IL-3、IL-6 和IL-8, 内皮生长因子 (EGF)及某些Ｇ蛋白偶联的受体等所激活。 激活的JNK导致ATF2氮端的Thr69和Thr71位点磷酸化，使ATF2的转录活性明显增强。 除了激活JNK信号转导通路的促炎因子外，LSP和Ｇ＋细菌产物的刺激均可导致ｐ38信号转导通路激活, p38α、p38β和p38γ通过磷酸化ATF2的Thr69/Thr71位点，调节其转录活性。研究表明, P38β2对ATF2的磷酸化作用明显强于p38α和p38γ。有资料显示，感染性休克时，LPS可通过特异性细胞受体的结合刺激单核/巨噬细胞、中性粒细胞和内皮细胞等释放大量的炎症介质, 导致休克的发生和发展。LPS通过肝脏合成的内毒素结合蛋白（LPS-binding prorein, LBP）转运到内皮细胞，与细胞膜上CD14和TLR4(toll-like receptor 4)结合，使p38 和ERK5上游激酶磷酸化而激活p38和 ERK5 MAPK信号传导通路，活化的p38从细胞浆移位入核， 导致ATF2、NF-кB等转录因子磷酸化而活化。激活的ATF2、NF-κB与TNF-α基因启动子中相应的位点结合，上调TNF-α基因转录活性，明显增加TNF-α mRNA及其蛋白的表达, 这可能与休克时血管内皮细胞的损伤、血管通透性增加及多器官功能衰竭有关。 活化的ATF2通过亮氨酸拉链二聚体基 (Leucine zipper dimerization motif)不仅与c-jun， 而且与ATF2自身以及ATF家族其它成员，包括ATF3, CREB和Elk-1等多种转录因子形成异源二聚体 (heterodimer)或同源二聚体 (homodimer), 并与SRF共同控制SRE的转录，这些活化的转录因子共同调节基质金属蛋白酶，粘附分子E-选择素，NO合成酶，IL-8和细胞增生核抗原等因子的基因表达，在血管新生内膜(neointima)形成中发挥关键作用。 ATF2/c-jun异源二聚体也可转录活化许多基因启动子区中的CRE(cAMP response element)样共有序列。不同的二聚体对底物的作用具有选择性, 提示ATF2和ATF2/c-jun异源二聚体可能在介导某些应激信号中发挥不同的调节作用。 二、 Elk-1 Elk-1为Ets域蛋白（能与SRE结合）的募集三元复合物因子 (ternary complex factor, TCF)家族成员，是脯氨酸导向的丝氨酸/苏氨酸激酶, 可以磷酸化与脯氨酸相邻的丝氨酸/苏氨酸。在丝裂原刺激后, ERK1/2接受上游级联反应信号, 可以转位进入细胞核。因此, ERK1/2不仅可以磷酸化胞浆蛋白, 而且可以磷酸化一些核内的转录因子如Elk-1、c-fos、c-jun、c-myc和ATF2等, Elk-1磷酸化后立即补充到Elk-1-SRF-SRE(Elk-1-serum response factor -serum response element)复合物中激活转录，或者通过改变复合物的构象激活转录，从而参与细胞增殖与分化的调控。 JNK/SAPK激活后转位入核使转录因子Elk-1和ATF2发生磷酸化,促进Elk-1的转录，调节SRE转录， 介导即早基因(immediate early gene, IEG)c-fos、c-jun和Egr-1等的表达。研究表明, JNK及ERK1/2均可磷酸化转录因子Elk-1, 促进TCF的形成, 增加SRE的转录活性, 提示SRE是这二条通路的汇合点。 渗透性休克、热休克、LPS、蛋白合成抑制剂及紫外线等可激活p38 MAPK信号转导通路， p38一旦被激活即移位入细胞核，通过磷酸化激活转录因子Elk-1, ATF2, CHOP10, MEF2c及Sapl等。Elk-1与作用在血清反应组件共有序列上的血清反应因子联合上调c-fos的表达。 三、CHOP 生长停滞与DNA损伤诱导基因(growth arrest and DNA damage inducible gene 153, GADD153 or CHOP)是C/EBP转录因子家族成员。它在细胞应激条件下被p38磷酸化而激活，活化的CHOP10可以和C/EBP家族的其它转录因子形成异源二聚体, 结合在特定的基因序列PuPuPuTGCAAT(A/C)CCC上，可能参与在应激条件下细胞因子的表达调控。 四、MEF2 肌细胞增强因子2 (myocyte enhance factor 2，MEF2) 家族包括有四个成员,即MEF2A, MEF2B, MEF2C和MEF2D。这四个亚型的蛋白以同源二聚体和异源二聚体的形式与DNA顺式的序列CTA(A/T)4TA(G/A)结合。这个顺式序列存在于许多肌肉特异性基因，生长特异性基因, 应激反应特异性基因的启动子上，例如c-jun基因的启动子。肌细胞增强因子II的四个亚型的蛋白都有一个同源性的由56个氨基酸编码的MADS功能域(domain)和一个与之邻近的由29个氨基酸编码的MEF2功能域。这两个功能域介导DNA的结合和二聚体的形成。在此二功能域的其它序列则属非保守序列。已有报道，位于MADS和MEF2两功能域之间的丝氨酸是固有磷酸化的，而磷酸化调节的位点位于高度保守的氨基端以外的区域。p38-和BMK1-MAP激酶分别磷酸化MEF2A和MEF2C，而后者同时还可磷酸化MEF2D。p38-和BMK1-MAP激酶对c-jun基因表达的调节具有协同作用，可能是它们分别磷酸化MEF2A／MEF2D异源二聚体的结果。MEF2C广泛存在于脑，心肌，脾脏, 骨骼肌以及单核细胞中。LPS等细菌产物的刺激可导致ｐ38 MAPK信号转导通路激活, 活化的ｐ38使底物MEF2C磷酸化, 活化的MEF2C与c-jun启动子区上MEF2C位点结合, 从而增强c-jun转录活性，补充炎症反应过程中消耗的c-jun, 调节多种细胞因子的表达。LPS也可激活JNK/SAPK信号传导通路，活化的JNK/SAPK使c-jun磷酸化，导致c-jun 消耗，从而对其它转录因子如AP1, 和多种细胞因子的表达发生影响。 五、CREB 环一磷酸腺苷反应元件结合蛋白(cAMP response element-binding protein, CREB)是细胞cAMP信号转导通路的转录因子, 在体外可被PKC及PKA磷酸化而激活。在cAMP信号转导通路中, cAMP浓度降低时，PKA分布于胞浆，cAMP浓度升高，诱导PKA全酶解离出c亚单位，PKAc亚单位转位入核，使细胞核内cAMP反应组件结合蛋白的Ser133发生磷酸化而激活CREB, 磷酸化的CREB与许多细胞因子，粘附因子和蛋白酶的基因启动子上特定部位CRE序列TGACGTCA结合, 调控这些基因的转录，从而对各种病理过程如炎症，感染性休克的进程发生影响。此外，钙/钙调素依赖的蛋白激酶(Ca2+/calmodullin dependent protein kinase, CaM-PK)活化转位入核后，也可以磷酸化CREB的Ser133位点，活化的CREB促进c-fos转录，对其它转录因子如AP-1, 细胞因子的转录产生影响。 六．Egr-1 早期生长应答基因-1(early growth response gene-1, Egr-1)为一种锌指转录因子，是血清反应转录因子（Sp1, Sp2, Sp3, 和Egr-1）家族中的一员。ERK1/ERK2, JNK/SAPK和p38 MAPK 3条信号转导通路的激活均可活化Egr-1。例如，ERK1/ERK2途径中MEK1通过Egr-1的锌指位点，在Egr-1基因启动子区内SRE和三元复合物因子(ternary complex factors, TCF)相互作用下，诱导Egr-1表达。活化的Egr-1与BTEB2(basic transcription regulatory element binding protein 2)启动子区Egr-1位点结合，该位点嵌于BTEB2启动子区富含GC序列（GC -sequence or GC box）中, 介导BTEB2的活化。后者进一步促进许多与增生，平滑肌细胞的表型调节以及血栓形成有关的基因转录， 从而在血管损伤和血管阻塞等病理进程中发挥着重要作用。 此外，在致炎因子的刺激下，MAPK信号转导通路的激活还可以活化其它转录因子，如SAP1, c-myc, p53, DPC4, NFAT4, SP-1等， 从而在炎症，休克等病理过程进展中发挥作用。 显然，不同的信号转导通路可以激活不同的转录因子，而同一转录因子可以被不同的信号转导通路所激活；同一转录因子可调控不同的细胞因子基因的表达，而同一细胞因子的表达又可受不同转录因子的调控，如在TNF-α启动子区至少存在NF-κB、AP-1、AP-2、CRE和NFAT等多个转录因子结合位点。这充分表明，转录因子在炎症、休克发病机制中起着重要作用，探明其作用和信号通路必将为炎症和休克的治疗提供了重要的线索。 （邢飞跃） 参 考 文 献 1. 孙大业，郭艳林，马力耕。 细胞信号转导。 北京：科学出版社 2000 2. 胡金麟。细胞流变学。 北京：科学出版社2000 3. 罗正曜。 休克学。 天津： 天津科学技术出版社 2001 4. 沈 放，程桂芳。IκB激酶及相关信号转导研究进展。 生理科学进展 2001；32(1)：80~82 5. 刘绣华，唐朝枢。 细胞外信号引起细胞核反应的细胞信号转导系统。 国外医学生理、病理科学与临床分册 1999；19(2)：88~91 6. 候一峰，毛宝龄。 STAT 家族与细胞因子的信号转导。 国外医学生理、病理科学与临床分册 2000；20(5)：351~353 7. 王曼芝，杨作成，连乃文。 热休克蛋白与抗感染免疫. 国外医学生理、病理科学与临床分册 1999；199(3)：241~243 8. 王红， 韩一平，刘忠令。 信号转导和转录激活因子STATs研究进展。 国外医学生理、病理科学与临床分册 2000； 20(5)：354~357 9. 李清刚。 细胞因子受体介导的信号传递JAK-STAT研究新进展。 国外医学免疫学分册 2000；23(1)：26~29 10. 姜勇。 LPS介导细胞激活的信号转导。 生理科学进展 1999； 30(1)：29~34 11. 戴书静，王继峰。 NF-κB/IκB: 重要的转录调节因子。 国外医学免疫学分册 1999； 22(5)：281~284 12. 王广庆, 陈玉林。 小鼠烧伤后腹腔巨噬细胞核因子B的活化。 第二军医大学学报 1998； 19(增刊)：114～117 13. 罗向东, 张宗梁，黎鳌。 细菌内毒素对血管内皮细胞ERK1/ERK2和p38分裂原激活的蛋白激酶磷酸化的影响。 解放军医学杂志 1999； 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