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MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）通路是细胞内一种重要的信号传导途径，广泛参与调控细胞生长、分化、死亡、应激反应等多种生物学过程。MAPK通路对于细胞应对外界环境变化具有核心作用，涉及到多种疾病的发生发展，包括癌症、炎症性疾病等。 一、MAPK通路的组成 MAPK通路主要由三类蛋白激酶组成，它们按照特定的顺序激活： 1.MAPKKK（MAPK激酶激酶）：最上游的激酶，响应信号分子的刺激。 2.MAPKK（MAPK激酶）：由MAPKKK激活，进一步放大信号。 3.MAPK：最终的执行者，被MAPKK激活后，转移到细胞核内，通过磷酸化特定的基因调控蛋白，影响基因表达。 图：MAPK通路的基本组成（来自Targeting the Raf-MEK-ERK mitogen-activated protein kinase cascade for the treatment of cancer.） 二、MAPK通路的主要分支 MAPK通路可以分为几个主要分支，每个分支由不同的MAPK蛋白构成，主要包括：ERK通路，JNK通路和p38 MAPK通路。 1. ERK通路（Extracellular signal-Regulated Kinases） ERK通路，也称为经典的MAPK通路，主要响应生长因子和一些其他刺激。它通常与细胞增殖和分化过程相关联。 主要组成： ●上游激酶：包括Ras小GTPase，它激活RAF激酶（如BRAF）。 ●中间级激酶：RAF激活MEK1和MEK2（MAPK/ERK激酶）。 ●下游激酶：MEK激酶进一步激活ERK1和ERK2。 生物学功能： ●细胞增殖：ERK通路的激活促进细胞周期蛋白的表达，推动细胞周期进程。 ●细胞分化：在某些细胞类型中，ERK激活是细胞分化必需的。 ●生存信号：ERK可以激活抗凋亡蛋白，如Bcl-2，帮助细胞逃避程序性细胞死亡。 MAPK/Erk 信号级联放大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)、整合素以及离子通道。由不同的刺激物激活的级联反应的特定组分差异较大，但通路的结构通常包含一组对接蛋白（Shc、GRB2、Crk 等），它们将受体连接到一个鸟苷酸交换因子上（SOS、C3G 等），信号则转导至小分子 GTP 结合蛋白 (Ras，Rap1)，后者再激活级联中的核心单位，包括一个 MAPKKK (Raf)、一个 MAPKK (MEK1/2) 和 MAPK (Erk)。激活的 Erk 二聚物可在胞质中调控靶蛋白，也可转运入胞核，在核内磷酸化多种调控基因表达的转录因子。 图：生长和分化中的 MAPK/Erk（来自Cell signaling） 2. JNK通路（c-Jun N-terminal Kinases） JNK通路，也称为应激激活蛋白激酶通路，主要响应应激信号，如紫外线照射、热休克和炎症因子。 主要组成： ●上游激酶：包括MKK4和MKK7。 ●下游激酶：它们激活JNK1、JNK2和JNK3。 生物学功能： ●细胞应激反应：JNK通路在细胞对环境应激做出反应中发挥关键作用。 ●调节细胞死亡：JNK的活化通常与细胞凋亡相关，尤其是在病理条件下。 ●炎症反应：JNK能够调节多种炎症细胞因子的表达。 应激活化蛋白激酶 (SAPK)/Jun 氨基末端激酶 (JNK) 是 MAPK 家族的成员，可由各种不同环境应激、炎症细胞因子、生长因子以及 GPCR 激动剂激活。应激反应信号经 Rho 家族（Rac、Rho、cdc42）的小分子 GTP 酶传递到这个级联。和其他 MAPK 一样，膜近端激酶是一个 MAPKKK（通常为 MEKK1–4），或是混合性谱系激酶（MLK）中一员，能磷酸化并激活 MKK4 (SEK) 或 MKK7（即 SAPK/JNK 激酶）。此外， MKK4/7 能由生发中心激酶 (GCK) 家族成员以独立于 GTP 酶的方式激活。SAPK/JNK 转运入胞核后可调节多种转录因子的活性。 图：SAPK/JNK信号级联放大（来自Cell signaling） 3. p38 MAPK通路 p38 MAPK通路同样响应应激信号，包括细胞因子和环境应激，常与细胞生存和炎症反应相关。 主要组成： ●上游激酶：包括MKK3、MKK4和MKK6。 ●下游激酶：p38 MAPK有四个不同的同源体：p38α、p38β、p38γ和p38δ。 生物学功能： ●炎症反应：p38 MAPK是许多炎症介质表达的调节者，对免疫细胞的活化起重要作用。 ●细胞周期调控：p38在某些情况下可以抑制细胞周期的进程，从而影响细胞增殖。 ●细胞分化：特别是在骨骼肌细胞和神经细胞的分化中，p38 MAPK的激活对某些分化途径至关重要。 p38 MAPK（α、β、γ 和 δ）是 MAPK 家族的成员，各种环境应激和炎症细胞因子均可将其激活。对于其他 MAPK 级联，膜近端组分是一个 MAPKKK，其为典型的 MEKK 或混合性谱系激酶 (MLK)。MAPKKK 磷酸化并激活 MKK3/6，后者即是 p38 MAPK 激酶。MKK3/6 也可在凋亡因素的刺激下直接由 ASK1 激活。p38 MAPK 参与调节 HSP27、MAPKAPK-2 (MK2)、MAPKAPK-3 (MK3) 和其他几种转录因子，包括 ATF-2、Stat1、Max/Myc 复合体、MEF-2 和 Elk-1，而 CREB 通过激活 MSK1 间接调控。 图：p38 MAPK信号转导相互作用通路（来自Cell signaling） 三、MAPK通路的激活机制 MAPK通路通常是通过细胞表面的受体如受体酪氨酸激酶（RTKs）或G蛋白偶联受体（GPCRs）接收信号，触发一系列下游事件： 1.受体激活：受到外界信号分子（如生长因子）的结合后，受体自身活化或聚合，激活与其相连的适配蛋白。 2.Ras蛋白的激活：在ERK通路中，适配蛋白进一步激活小G蛋白Ras。 3.MAPKKK的激活：Ras激活RAF家族蛋白（MAPKKK的一种），后者激活MEK（MAPKK）。 4.MAPK的激活：MEK进一步激活ERK，ERK磷酸化核内的靶蛋白，如转录因子，从而改变基因表达。 四、MAPK通路的生理与病理意义 MAPK通路在维持正常细胞功能和发展中起着关键作用，但当这些通路异常激活或抑制时，可能导致多种疾病的发生： ●癌症 MAPK通路的持续激活常见于多种肿瘤，促进肿瘤细胞的增殖和存活。 MAPK信号通路与细胞增殖和分化密切相关。在许多恶性肿瘤中发现MAPK信号的持续激活。细胞增殖在很大程度上有助于肿瘤发生。肿瘤转移和侵袭是致命原因。在哺乳动物MAPK通路中，ERK通路是研究最充分的，在大约三分之一的人类癌症中失调。 ERK1/2通路在肿瘤细胞的增殖、分化、转移和侵袭中起重要作用。 温等人发现乙型肝炎病毒x蛋白通过p38/MAPK通路使p53基因失活，从而诱导原发性肝癌（PLC）。Kim MS等人证明，p38 MAPK是Ras诱导的乳腺癌细胞侵袭和转移的关键信号分子。许多研究表明，p38 MAPK通路在细胞外刺激产生的MMP（基质金属蛋白酶）中发挥重要的调节功能。MMP是一种与肿瘤侵袭和迁移密切相关的蛋白水解酶。此外，p38 MAPK通路促进维持肿瘤细胞生长所必需的肿瘤血管生成。 癌症经常暴露于各种压力条件下，例如缺氧和炎症。许多MAPK通路都参与应激信号传导。因此，一些激酶在癌症中被应激激活，以响应炎症、DNA 损伤和细胞凋亡。缺氧状态在实体瘤中广泛存在。缺氧信号刺激MKP-1的激活。MKP-1 进一步激活 SAPK/JNK，从而激活 c-Jun。活性 c-Jun 促进多个下游基因转录，这对癌细胞的增殖和存活很重要。 MAPK信号转导的畸变会影响大多数致癌过程，对癌症的发展和进展至关重要。大多数癌症相关病变，如受体酪氨酸激酶的过表达、受体酪氨酸激酶的激活突变、激活配体的持续自分泌或旁分泌产生、Ras 突变和 B-Raf 突变导致 ERK 信号转导的组成型激活。据报道，c-Jun 的 JNK 活性和磷酸化在 Ras 诱导的肿瘤发生中起关键作用。 ●炎症性疾病 在炎症性疾病中，MAPK通路通过影响细胞因子、生长因子和应激反应等因素的表达和活性，起到了至关重要的调控作用。 MAPK通路参与调控包括肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素（如IL-1, IL-6）等多种炎症性细胞因子的产生。这些细胞因子是炎症反应中的关键介质，能够激活更多的免疫细胞和促进炎症反应的发展。MAPK通路通过调节各种趋化因子和黏附分子的表达，影响免疫细胞（如巨噬细胞、T细胞）的活化、迁移和入侵到炎症部位。在炎症和其他应激条件下，JNK和p38 MAPK的激活促进细胞应对损伤和恢复平衡。 由于MAPK通路在炎症反应中的核心角色，研究者开发了多种针对该路径的抑制剂，以治疗如类风湿性关节炎、银屑病等炎症性疾病。例如，p38 MAPK抑制剂已被证明可以减轻炎症反应，通过减少炎症性细胞因子的产生。 ●神经退行性疾病 在神经退行性疾病的研究中，MAPK通路显示出其在神经保护和神经损伤中的双重作用，这些疾病包括阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）、亨廷顿病（HD）和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等。 AD中，异常的tau蛋白磷酸化与MAPK通路的过度活化有关。特别是JNK和p38 MAPK在tau磷酸化和神经纤维缠结的形成中起着重要作用。PD中，JNK和p38 MAPK的活化与多巴胺神经元的死亡相关。MAPK通路参与了氧化应激和炎症反应的调控，这些都是PD的关键病理过程。在HD中，JNK的激活与疾病相关的神经毒性密切相关。JNK抑制剂显示出在预防神经退行方面的潜力。 五、MAPK通路的治疗应用 由于MAPK通路在多种疾病中的核心作用，该通路的组分成为了药物开发的重要靶点。目前已有多种针对MAPK通路的抑制剂被开发用于治疗特定类型的癌症（如BRAF抑制剂在黑色素瘤中的应用）和其他疾病。此外，针对JNK和p38 MAPK的抑制剂也在被研究中，以期治疗炎症和神经退行性疾病。 六、总结 MAPK通路是一条复杂的信号传导途径，涉及到多种生理和病理过程。对其深入研究不仅有助于我们理解细胞如何响应外界信号并调控各种细胞功能，还可以为疾病的预防和治疗提供新的策略。随着研究的深入，未来可能会发现更多的关于这一信号通路的调控机制和治疗潜力。 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

本文将近期药物研发新兴靶标进行汇总，涵盖肿瘤、心血管、代谢等领域，这些靶标一般是近期报道的具有一定治疗潜力的新型靶标，以期为科研人员提供参考。概述新型靶标的发现是药物研发的关键。本文就近期在国际知名期刊报道的新型药物靶标的研发进展进行汇总（表1），并参考数据库对不同靶标的候选药物研发进展进行阐述。表1：近期报道的新型药物靶标列举01USP4泛素化是蛋白质降解的主要途径之一，由泛素化酶和去泛素化酶（DUBs）协调作用。研究表明泛素化和去泛素化系统与癌症进展密切相关，可能有助于癌症治疗的潜在治疗靶标。泛素特异性蛋白酶4（USP4）属于USP家族，是第一个在哺乳动物细胞中发现的DUB，但USP4在食管鳞状细胞癌（ESCC）中的生物学功能和潜在的分子机制尚不清楚。近期，在Cell Death & Disease上发表了题为“USP4 promotes the proliferation, migration, and invasion of esophageal squamous cell carcinoma by targeting TAK1”的文章（Ref 1），发现USP4在ESCC肿瘤组织和细胞中的表达明显上调。功能缺失和功能获得实验表明，USP4沉默抑制ESCC细胞的增殖、迁移和侵袭，而USP4过表达促进这些行为。在ESCC裸鼠体内模型中，USP4沉默一致地抑制肿瘤生长和转移。作为USP4的靶分子，转化生长因子-β-活化激酶1（TAK1）在ESCC中也有高表达。此外，研究还观察到USP4特异性地与TAK1相互作用，并在ESCC细胞中通过去泛素化稳定TAK1蛋白水平。在机制方面，USP4通过MEK/ERK信号通路促进ESCC的增殖、迁移和侵袭。中性红（NR）是USP4的一种抑制剂，可在体外和体内抑制ESCC的进展。总之，该研究揭示了USP4/TAK1通过调节增殖、迁移和侵袭在ESCC的进展中起着至关重要的作用，USP4可能是ESCC的潜在治疗靶标。02HOXC6同源盒（HOX）家族转录因子由DNA结合蛋白组成，可激活或抑制转录。HOX基因已被证明在癌症和其他人类疾病中失调。近期，在Cell Reports Medicine上发表了题为“HOXC6 drives a therapeutically targetable pancreatic cancer growth and metastasis pathway by regulating MSK1 and PPP2R2B”的文章（Ref 2），其证明转录因子HOXC6在大多数胰腺导管腺癌（PDAC）中过表达，并且对肿瘤的生长和转移是必需的。该研究证明了HOXC6抑制蛋白磷酸酶2调节亚基B β（PPP2R2B），蛋白磷酸酶2A的调节亚基，并激活核糖体蛋白S6激酶，也称为MSK1，以促进PDAC生长。联合药物抑制MSK1和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）抑制剂可有效抑制PDAC肿瘤的生长和转移。在PDAC细胞中对MSK1和mTOR抑制剂的获得性耐药模型显示，获得性对MSK1和mTOR抑制剂均耐药的PDAC细胞对胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）抑制剂敏感。此外，MEK抑制剂曲美替尼、MSK1抑制剂和mTOR抑制剂联合治疗能进一步增强对PDAC肿瘤生长和转移的抑制作用。总之，该研究证明了HOXC6在PDAC肿瘤生长和转移中的驱动作用，并确定了PDAC治疗的替代治疗靶标。03USP8近期，在Advanced Science上发表了题为“Targeting USP8 inhibits O-GlcNAcylation of SLC7A11 to promote ferroptosis of hepatocellular carcinoma via stabilization of OGT”的文章（Ref 3），发现了泛素特异性肽酶8（USP8）的小分子抑制剂——DUB-IN-3，能显著抑制肝癌细胞活性。靶向USP8，能抑制肝细胞癌（HCC）的增殖并诱导细胞铁死亡。体内异种移植和转移实验表明，抑制USP8能抑制肿瘤生长和肺转移。而DUB-IN-3治疗或USP8缺失降低了细胞内胱氨酸水平和谷胱甘肽生物合成，同时增加活性氧的积累。在机制方面，USP8去泛素化修饰OGT蛋白，提高其蛋白的稳定性，后者通过糖基化调控铁死亡关键蛋白SLC7A11，从而抑制肝癌铁死亡，促进肝癌进展。总之，该研究表明USP8可能是一个潜在的肝癌治疗靶标。04PRMT1近期，在Cell Reports上发表了题为“Targeting PRMT1-mediated SRSF1 methylation to suppress oncogenic exon inclusion events and breast tumorigenesis”的文章（Ref 4），其阐述了蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT1甲基化剪接因子SRSF1调控基因可变剪接的功能和分子机制。研究发现PRMT1在外显子包含型基因可变剪接中起着关键作用。进一步研究显示，PRMT1通过精氨酸甲基化基因可变剪接因子SRSF1，增强SRSF1磷酸化和结合RNA的能力，从而促进外显子的包含。在乳腺肿瘤临床样品中，PRMT1过表达与SRSF1精氨酸甲基化以及可变剪接紊乱呈现正相关。细胞功能实验证实这一轴线对乳腺癌细胞生长至关重要。此外，PRMT1抑制剂iPRMT1能有效抑制PRMT1介导的SRSF1精氨酸甲基化、外显子包含和乳腺癌细胞生长。iPRMT1和靶向SRSF1磷酸化的抑制剂联合治疗显示出协同抑制乳腺癌细胞生长的效应。总之，该研究揭示了PRMT1介导的基因可变剪接的关键机制，证实PRMT1是极具潜力的乳腺癌诊疗靶标。【参考资料】1. 科睿唯安CDDI数据库, 检索日期: 2023年11月22日.2. 转化医学网、北京大学人民医院、论道心血管、Aging、iNature、生物世界、南强药苑、BioArt等公开网络资源.封面图来源：123rfJPM周上演“榜下捉婿”，资本寒冬将要过去？JPM大会｜再鼎医药高成长性头部biopharma，争取2025 整体盈利全球最强医药倒爷现世，被“割”的只有恒瑞吗？点击阅读原文，查看更多精彩内容！