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RTK/Ras/MAPK信号*

米拉五世。 孙达拉姆 §
宾夕法尼亚大学遗传学系,美国宾夕法尼亚州费城,邮编:19104-6145



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出版历史

目录

1.简介
2.核心RTK/Ras/MAPK信号转导途径概述
3.Ras途径突变体的表型
4.用于识别Ras途径成分的筛选
5.通过Ras/MAPK发出信号的生长因子和RTK
6.LIN-3/EGF和EGL-17/FGF的调节器
7.LET-23/EGFR和EGL-15/FGFR的监管机构和目标
8.Ras活动监管机构
9.Raf/MEK/ERK激酶级联的调节器
10.MPK-1 ERK的目标,以及影响下游反应的其他因素
11.RTK/Ras/MAPK通路和其他信号通路之间的相互作用
12.结论和未来展望
13.确认
14.参考文献

摘要

受体酪氨酸激酶(RTK)/Ras GTPase/MAP激酶(MAPK)信号通路是后生动物发育过程中反复使用,以控制许多不同的生物过程。在线虫中 秀丽隐杆线虫,两个不同的RTK(LET-23型/EGFR和EGL-15型/FGFR)已知可刺激LET-60型/Ras和MAPK级联包括激酶管线-45/拉夫,MEK-2型/MEK和MPK-1型/ERK公司。需要此Ras/MAPK级联多种发育事件,包括外阴、子宫、骨针的诱导,第12页排泄管细胞命运、性成肌细胞迁移控制和轴突引导,以及促进生殖系减数分裂。中的研究 秀丽线虫 已提供深入了解RTK/Ras/MAPK信号通路的基本框架调控,它如何引发细胞类型特异性反应,以及它如何与其他信号通路,如Wnt和Notch通路。

1.简介

受体酪氨酸激酶(RTK)/Ras GTPase/MAP激酶(MAPK)信号通路后生动物发育过程中反复使用,以控制许多不同的生物过程(施莱辛格,2000年). 影响RTK/Ras/MAPK的突变信号传递导致许多人类综合征和疾病,包括癌症(Malumbres and Barbacid,2002年). 中的研究秀丽线虫已提供深入了解Ras通路这一典型类型的基本框架调控,它如何引发细胞类型特异性反应,以及它如何与其他信号通路(有关最新综述,请参阅Moghal和Sternberg,2003年;Sundaram,2004年;Tan和Kim,1999年;Wang和Sternberg,2001年).

秀丽线虫Ras被称为LET-60型(Han和Sternberg,1990年).LET-60型Ras作用于至少两个不同RTK的下游,LET-23型(与表皮生长因子受体或EGFR;Aroian等人,1990年)和EGL-15型(与成纤维细胞生长因子受体或FGFR有关;DeVore等人,1995年). 唯一已知的角色LET-60型Ras将刺激MAPK级联由激酶组成管线-45(拉夫;Han等人,1993年),甲乙酮-2(MEK;Church等人,1995年;Kornfeld等人,1995年;Wu等人,1995年)和MPK-1型(ERK/MAPK;Lackner等人,1994年;吴和韩,1994年).LET-60型Ras信号是多发性发育所必需的事件,其中研究最好的是外阴诱导(参见外阴发育). 基于各种基因筛选let-60突变体表型已确定Ras途径的许多一般作用的“核心”成分为以及众多的调节器或途径目标(图1;表1). 事实上,许多重要的Ras通路基因是在蠕虫中首次发现的。

图1

图1。RTK/Ras/MAPK信号通路的变异控制了小鼠的不同发育过程秀丽线虫RTKLET-23型(EGFR)和EGL-15型(FGFR)被不同配体激活控制不同的发展过程。A)管线-3/LET-23相关流程包括外阴、排泄管和第12页发展;B)EGL-17型/依赖EGL-15的过程包括性成肌细胞迁移;C) 两者都不是LET-23型也不是EGL-15型控制粗线期生殖系减数分裂过程中的进展。两个RTK通过适配器发出信号SEM-5公司(第2组)激活相同的核心Ras/MAPK通路。EGL-15型SEM-5公司也可能激活性成肌细胞迁移过程中的其他途径。支架蛋白KSR-1型KSR-2型协助管线-45(Raf)和/或甲乙酮-2激活;不同的过程有不同的这两种KSR蛋白的需求。A)中显示了五种核蛋白(线路-1,SUR-2号机组,LIN-25系列,第1季度,第二次采油)对外阴、排泄管和第12页细胞命运。的下游目标MPK-1型性成肌细胞迁移和生殖系减数分裂尚不清楚。详见正文和表1。

表1。核心组成部分、监管机构和目标 秀丽线虫 RTK/Ras/MAPK信号通路。核心组件以黑色显示,正调节器或目标以绿色显示,负调节器或对象以绿色显示以红色显示。

基因产物 哺乳动物亲属 分子功能 Ras相关表型 参考文献
ARK-1号机组 Ack相关激酶 确认 酪氨酸激酶 ~重量。Muv与 sli-1段,其他。 Hopper等人,2000年
CDF-1型 阳离子扩散促进剂 锌T1 锌转运蛋白。 ~重量。抑制 let-60 ras(玻璃纤维) 多个。 Bruinsma等人,2002年;Jakubowski和Kornfeld,1999年
CNK-1型 Ksr连接器/eNhancer CNK1,2,3 假定的系绳适配器/脚手架。 ~重量。抑制 let-60 ras(gf)多。增强的Vul和杆状致死表型 林-45,其他。 Rocheleau等人,2005年
数字音频广播-1 双标记同源物 数字音频广播2 适配器。需要用于 EGL-17型 分泌。 性成肌细胞位置异常。 Kamikura和Cooper,2003年
第22天/标准操作程序-1 Pal-1的假人/抑制物 TRAP230型 介体亚单位。 ~重量。增强功能 let-23(gf) 多个。 Moghal和Sternberg,2003年
DPY-23型 假人 AP-50型 氯菊酯适配器亚单位 ~重量。Muv与 间隙-1. Yoo等人,2004年
EGL-5型 EGg-铺设缺陷 霍克斯9-13 Hox转录因子。Ras信号上调。 第12页第11页 命运转换。 Chisholm,1991年; 江和斯特恩伯格,1998年
EGL-18型 EGg-铺设缺陷 GATA4,5,6 GATA转录因子 部分Vul。强大的Vul与 elt-6型. Koh等人,2002年; Koh等人,2004年
EGL-15型 EGg铺设缺陷 FGFR公司 受体酪氨酸激酶 幼虫致死。性成肌细胞位置异常。Axon制导缺陷。 Bulow等人,2004年;DeVore等人,1995年;古德曼等人,2003年;斯特恩和霍维茨1991
EGL-17型 EGg-铺设缺陷 FGF公司 的配体EGL-15型RTK公司 性成肌细胞位置异常。 Burdine等人,1997年;斯特恩和霍维茨1991
EGL-19型 产蛋缺陷 第1.2节 L型电压门控钙通道α亚基 抑制 egl-30(gf) 对外阴的影响 Moghal和Sternberg,2003年
EGL-30型 EGg-铺设缺陷 G公司α问/答α11 异三聚体G蛋白Galphaq亚基 gf等位基因抑制 let-23号 let-60(dn) Vul公司 Moghal和Sternberg,2003年
高程-6 类红细胞转录因子家族 GATA4,5,6 GATA转录因子 ~重量。Vul与 egl-18. Koh等人,2002年; Koh等人,2004年
第1季度 Egl-1抑制剂/diO摄取缺陷/Rafenhancer PLZF公司 BTB/锌指蛋白,可能的转录调节物 部分棒状致死和 第12页第11页 命运改变了。 2号线以上, 林-25 线路-1. 霍华德和桑达拉姆,2002年; Rocheleau等人,2002年
第二次采油 Egl-1抑制剂/diO摄取缺陷/Rafenhancer NP_079001.2号 新型核蛋白,具有EOR-1功能。 部分棒状致死和 第12页第11页 命运改变了。强大的杆状致命性与 2号线以上, 林-25 线路-1. 霍华德和桑达拉姆,2002年; Rocheleau等人,2002年
间隙P-1 GTPase激活蛋白 间隙P-1 Ras间隙 ~重量。抑制 let-23 Vul公司。Muv与 脂蛋白-1,其他。 Hajnal等人,1997年
间隙-2 GTPase激活蛋白 p120间隙 Ras间隙 ~重量。抑制 let-23 杆状杀伤力。 Hayashizaki等人,1998年
GPA-5成绩 G蛋白,α亚单位 GNAZ公司 趋化性增强。抑制 let-60(dn) Vul.(沃尔)。 Battu等人,2003年
KSR-1型 Ras激酶抑制剂 肯尼亚先令1,2 Raf相关的MEK结合蛋白,Raf/MEK/ERK的支架 性成肌细胞位置异常。抑制let-60ras(玻璃纤维)多个。棒状致死和Vul与ksr-2型,其他。 Kornfeld等人,1995年b;Sundaram和Han,1995年
KSR-2型 Ras激酶抑制剂 KSR1,2个 Raf相关MEK结合蛋白,Raf/MEK/ERK的支架 不育的。棒状致死和Vul与ksr-1型. Ohmachi等人,2002年
LET-23型 致命的 表皮生长因子受体 受体酪氨酸激酶 致死杆状幼虫、Vul等。 Aroian等人,1990年
LET-60型 致命的 K-Ras公司 小GTPase 杆状幼虫致死、Vul、无菌等。 Beitel等人,1990年; Han等人,1990年;Han和Sternberg,1990年
LET-92 致命的 PPP2CB(PPP2CB) 蛋白磷酸酶2A的催化亚基 显著提升 let-60(dn) Vul公司 Kao等人,2004年
LET-756号 致命的 FGF9公司 的配体EGL-15型RTK公司 幼虫致死。Axon导向缺陷。 Bulow等人,2004年;Popovici等人,2004年;Roubin等人,1999年
林-1 细胞线性异常 麋鹿1 Ets域转录因子。MPK-1的目标。 多用途车辆 Beitel等人,1995年;Jacobs等人,1998年
管线-2 细胞线性异常 现金 膜相关的鸟苷酸激酶,对 LET-23型 Vul公司 Hoskins等人,1996年; Kaech等人,1998年
管线-3 细胞线性异常 表皮生长因子 的配体LET-23型RTK公司 致死杆状幼虫、Vul等。 Hill and Sternberg,1992年;Dutt等人,2004年
LIN-7系列 细胞线性异常 林-7 PDZ和PTB结构域蛋白,用于基础定位 LET-23型 Vul公司 Kaech等人,1998年;Simske等人,1996年
LIN-10系列 细胞线性异常 薄荷1、2、3 PDZ蛋白,用于基础定位 LET-23型 Vul公司 Kaech等人,1998年; Whitfield等人,1999年
LIN-25系列 细胞线性异常 - 新型核蛋白,具有 SUR-2号机组 Vul公司 Nilsson等人,1998年; Nilsson等人,2000年; 塔克和格林沃尔德,1995年
LIN-31系列 细胞线性异常 福克斯B2 翼螺旋转录因子。MPK-1的目标。 混合Vul和Muv Miller等人,1993年; Tan等人,1998年
管线-39 细胞线性异常 霍克斯B5 Hox转录因子。Ras信号上调。 Vul公司 克拉克等人,1993年; 马洛夫和凯尼恩,1998年
管线-45 细胞线性异常 B-拉夫 丝氨酸/苏氨酸激酶。结合Ras-GTP,磷酸化MEK。 无菌Vul(棒状致死的母体抢救)等。 Han等人,1993年;Hsu等人,2002年
后勤信息系统-1 侧向信号诱导磷酸酶 MKP1号机组 MAPK磷酸酶 部分无菌。Muv与 间隙-1,其他。 Berset等人,2001年
LRP-1型 低密度脂蛋白受体相关蛋白 LRP1 脂蛋白受体相关蛋白。需要用于 EGL-17型 分泌。 性成肌细胞位置异常。 Kamikura和Cooper,2003年
LST-1型 侧向信号目标 - 新颖 MPK-1型 结合蛋白 WT.Muv与 间隙-1. Yoo等人,2004年
LST-2型 侧向信号目标 含锌指FYVE结构域的蛋白质28 FYVE域蛋白 WT.Muv与 间隙-1. Yoo等人,2004年
LST-3型 侧向信号目标 CCAR1号机组 SAF-A/B、Acinus和PIAS结构域蛋白 WT.Muv与 间隙-1. Yoo等人,2004年
LST-4型 侧向信号目标 NM_153271号 分类连接,可能会提升 LET-23型 退化,退化 WT.Muv与 间隙-1. Yoo等人,2004年
甲乙酮-2 Map激酶或Erk激酶 MEK1,2号机组 双特异性激酶,磷酸化ERK 无菌Vul(棒状致死性母体抢救)等。 Kornfeld等人,1995年;Wu等人,1995年
MPK-1型/SUR-1号机组 Ras的MaP激酶/S抑制剂 ERK1、2 丝氨酸/苏氨酸激酶 无菌Vul(棒状致死性母体抢救)等。 拉克纳和金,1998年;Lackner等人,1994年;吴和韩,1994年
第1部分 细胞质的异常胚胎分裂 标记2/C-TAK1 丝氨酸/苏氨酸激酶 弱Muv。反转 南-6 抑制表型。 Kao等人,2004年; Yoder等人,2004年
PTP-2型 蛋白质酪氨酸磷酸酶 第2页 酪氨酸磷酸酶 无菌和母体效应致命。被禁止 let-60 ras(玻璃纤维).抑制 氯-1. Gutch等人,1998年; Schutzman等人,2001年
只读存储器-1 RhOMboid相关 RHBDL2型 七道转胺丝氨酸蛋白酶 WT.抑制 let-60 ras(玻璃纤维) 多个。 Dutt等人,2004年
SEM-4公司 SEx肌肉异常 Sal1公司 C2H2锌指转录因子 部分Vul。 Grant等人,2000年
SEM-5公司 SEx肌肉异常 组2 RTK绑定适配器, 致死杆状幼虫、Vul等。 克拉克等人,1992年
SLI-1号机组 LIneage缺陷抑制器 Cbl公司 E3泛素连接酶,参与 LET-23型 内吞/降解 WT.Muv与 unc-101号机组,其他。 Jongeward等人,1995年; Yoon等人,1995年
SOC-1公司 Clr-1抑制剂 石笼1 RTK绑定适配器,Promotes EGL-15型 信号 骨瘦如柴。抑制 氯-1 致命性。 Schutzman等人,2001年
SOS-1标准/LET-341号 七个儿子/致命 Sos-1系统 鸟嘌呤核苷酸交换因子 致死杆状幼虫、Vul等。 Chang等人,2000年
SRA-13型 蛇形受体,A类 - G蛋白偶联受体 趋化性增强。抑制 let-60(dn) Vul.(沃尔)。 Battu等人,2003年
SUR-2号机组 S拉斯堡 苏尔-2 介体亚单位 Vul.(沃尔)。 Singh和Han,1995年
SUR-5号机组 S拉斯堡 纳米_023928 乙酰辅酶A合成酶 WT.抑制 let-60(dn) Vul.(沃尔)。 顾等人,1998年
SUR-6号机组 S拉斯堡 第2页第2a页 蛋白磷酸酶2A的PR55/B调节亚基 抑制 let-60 ras(gf) 多个。增强Vul和杆状致死表型 林-45 亚型,其他。 Kao等人,2004年; Sieburth等人,1999年
SUR-7公司 S拉斯堡 - 锌转运蛋白 抑制 let-60 ras(玻璃纤维) 多个。 Yoder等人,2004年
苏尔-8/ SOC-2公司 S Ras抑制剂,Clr-1抑制剂 第8学期 Ras-binding富含亮氨酸重复蛋白 骨瘦如柴。抑制 let-60 ras(玻璃纤维) Muv和 氯-1 致命性。增强Vul和杆状致死表型 林-45 亚型,其他。 Selfors等人,1998年; Sieburth等人,1998年
UNC-101号机组 未协调 AP-47型 氯氰菊酯衔接亚基 WT.Muv与 sli-1段,其他。 Lee等人,1994年

2.核心RTK/Ras/MAPK信号转导途径概述

核心的通用模型秀丽线虫RTK/Ras/MAPK信号路径(和各种组织特异性变化)如所示图1(Moghal和Sternberg,2003年;施莱辛格,2000年). 生长因子结合,RTK如LET-23型EGL-15型二聚物和自磷酸化物其C末端区域。由此产生的磷酸酪氨酸残基作为对接位点对于适配器蛋白质,例如SEM-5公司(组2)或SOC-1公司(类似于Gab1)。这些适配器招募鸟嘌呤核苷酸交换因子SOS-1标准激活小GTP酶LET-60型拉斯维加斯。LET-60-GTP然后绑定到第45行Raf并促进其与质膜和/或内膜,其他事件随后激活管线-45激酶活动(Chong等人,2003年). 支架蛋白KSR可能有助于管线-45激活,但也通过将MAPK级联的不同组成部分(莫里森和戴维斯,2003年).管线-45磷酸化并激活MEK-2型,甲乙酮-2磷酸化并激活MPK-1型、和MPK-1型然后磷酸化并激活或灭活各种靶蛋白。在许多情况下MPK-1型可能进入细胞核磷酸化转录因子例如Ets域蛋白线路-1从而导致基因的改变表达式。

该模型利用了来自多个系统的大量数据。秀丽线虫遗传学对识别基因最为有用参与特定的信号事件并确定其行动顺序和细胞集中。在某些情况下,物理相互作用和/或磷酸化事件证明了蠕虫蛋白(例如。,Jacobs等人,1999年;Sieburth等人,1998年;Wu等人,1995年),但在许多情况下,这种相互作用根据脊椎动物细胞中相关蛋白质的生化研究推断。因为核心Ras通路(及其大部分调控)在C、。雅致和脊椎动物(表1),当前模型利用来自这些不同的系统。

3.Ras通路突变体的表型

Ras信号不需要用于细胞存活C、。雅致(Yochem等人,1997年),但对于生物体的生存能力以及许多不同的发育过程。因为Ras信号在发育过程中的广泛作用,影响Ras的突变途径可以导致许多不同的多效性缺陷(图2).

图2

图2。第60列ras突变表型。 野生型表型显示在左侧,Ras途径突变表型显示在右侧。详见正文。

致命性:Ras信号促进排泄导管细胞的命运和镶嵌分析表明,这一特定细胞的丢失可以说明了let-60空突变体(Yochem等人,1997年). 排泄管细胞是渗透调节所必需的(纳尔逊和里德尔,1984年).let-60功能丧失突变体,它们缺乏排泄管细胞,在充满液体的情况下死亡为“杆状”幼虫外观(图2).let-60获得功能突变体有时有两个排泄管细胞(Yochem等人,1997年). Ras公司除了排泄外,信号可能还有其他(母体重新定义的)重要作用导管形成,因为let-23号/EGFR、,egl-15/FGFR和ptp-2/SHP-2原因不同“骨瘦如柴”和致命缺陷,通过以下构成形式得以挽救LET-60型Ras公司(DeVore等人,1995年;Gutch等人,1998年;Koga和Ohsima,1995年).

过度激活egl-15型/FGFR或let-60/Ras公司“透明”、充满液体的外观也会导致致命性(Kokel等人,1998年;Schutzman等人,2001年). 镶嵌分析表明明显的表型是由皮下缺陷引起的(黄和斯特恩,2004).

外阴缺损:Ras信号与Notch和Wnt信号促进雌雄同体外阴发育(参见外阴发育).let-60功能丧失突变体缺少外阴(无外阴或Vul表型;图2)然而let-60获得功能的突变体有外阴组织(多外阴或Muv表型)。

子宫缺陷:Ras信号促进子宫uv1命运,这对建立正确的外阴-子宫连接很重要(Chang等人,1999年). 在没有uv1的情况下,雌雄同体不能产卵。

第11页第12页外胚层缺陷:Ras信号与Wnt信号合作,促进第12页外胚层细胞命运(Fixsen等人,1985年;江和斯特恩伯格,1998年). 这个第11页第12页外胚层是引起轻微不同类型皮下组织的相邻细胞神经元后代(苏尔斯顿和霍维茨,1977年;两性生殖细胞命运规范). 减少Ras信号原因P12->第11页细胞命运转换(图2),同时增加信令导致P11->第12页命运转换。

男性骨针缺陷:Ras信号促进男性残酷的命运(张伯林和斯特恩伯格,1994年;男性发展). Ras信号减少会导致骨刺缺陷并阻止雄性交配。

性成肌细胞迁移缺陷:Ras信号有助于确定性成肌细胞迁移的适当终点(Sundaram等人,1996年). let-60功能丧失突变体、性成肌细胞采取更广泛的最终立场。这种缺陷会影响蛋黄的形成。

Axon制导缺陷:Ras信号控制某些腹索神经元相对于腹中线的路径(Bulow等人,2004年). 而在野生型中,这些神经元沿着中线,inlet-60功能丧失突变体神经元游走穿过中线。

粗线菌出口(Pex)缺陷导致的无菌:Ras信号传导是减数分裂粗线期进展所必需的(Church等人,1995年;躯体性别决定).let-60失去功能的突变体是无菌的,因为生殖细胞在粗线期停滞(图2).

嗅觉缺陷:需要Ras信号对挥发性引诱剂的敏感性(Hirotsu等人,2000年). 鉴于野生型秀丽线虫对挥发性引诱剂的化学征税作为异戊醇和二乙酰,let-60功能丧失突变体未能对此类引诱剂进行化学征税。

嗜线虫微杆菌诱导的耐药性肿胀 的:ksr-1型,林-45,mek-2型mpk-1型是膨胀所必需的对感染的反应嗜线虫支原体(尼古拉斯和霍奇金,2004年). 有趣的是,let-60似乎不是对这种反应很重要,这表明细菌毒素可能直接激活Raf/MEK/ERK级联。

4.用于识别Ras途径成分的筛选

绝大多数关于RTK/Ras/MAPK信号传导的研究都集中于Ras途径促进外阴发育(参见外阴发育),并且该途径的许多已知成分已通过转发被识别具有Vul或Muv突变表型的突变体的遗传筛选(弗格森和霍维茨,1985年). 已根据其他性成肌细胞迁移缺陷等突变表型(斯特恩和霍维茨,1991年)或生殖系减数分裂缺陷(Church等人,1995年;Ohmachi等人,2002年). 一些已经通过反向遗传方法鉴定出来(Dutt等人,2004年;Gutch等人,1998年;Kamikura和Cooper,2003年;Yoo等人,2004年). 最后,一些核心Ras途径影响Ras信号传导的组分以及大量其他基因通过基因抑制或增强子筛选鉴定(Sternberg和Han,1998年). 许多修饰基因本质上具有野生型空表型(表1),表明Ras通路调节器之间存在大量冗余。

一个特别有效的修改屏幕涉及寻找let-60获得功能性Muv表型。此屏幕已识别下游激酶基因的等位基因林-45/拉夫(Hsu等人,2002年),mek-2型/甲乙酮(Kornfeld等人,1995年;Wu等人,1995年)和mpk-1型/ERK公司(Lackner等人,1994年;吴和韩,1994年),揭示了这一点第60列Ras公司通过MAPK级联发送信号。该屏幕还识别出许多阳性此级联的调节器,如cdf-1(Jakubowski和Kornfeld,1999年),ksr-1型(Kornfeld等人,1995年;Sundaram和Han,1995年),附加-6(Sieburth等人,1999年),7号线以上(Yoder等人,2004年),外科8(Sieburth等人,1998年; 见下文),作为以及关键的下游因素,2号线以上(Singh和Han,1995年; 见下文)。另一种非常高效的屏幕类型是在轻度受累或“无表型”突变体。例如,增强器屏幕林-45致命性确定了下游因素提高采收率-1二次采油(霍华德和桑达拉姆,2002年;Rocheleau等人,2002年),同时筛选这个间隙-1Muv表型鉴定MAPK磷酸酶脂蛋白-1(Berset等人,2001年). 这些类型的遗传修饰筛选允许识别具有非常细微的空表型的基因。

基因筛查方法在秀丽线虫反映在大量参与RTK/Ras/MAPK的保守基因中信号首先在蠕虫中发现;其中包括ark-1号机组(Hopper等人,2000年),cdf-1/锌T1(Jakubowski和Kornfeld,1999年),ksr-1型(Kornfeld等人,1995年;Sundaram和Han,1995年),线路-2/现金,林-7第10行/薄荷(弗格森和霍维茨,1985年),表面-5/组2(克拉克等人,1992年),sli-1段/Cbl公司(Jongeward等人,1995年),2号线以上(Singh和Han,1995年),5号线以上(顾等人,1998年),7号线以上(Yoder等人,2004年)、和8号线以上/系统芯片-2(Selfors等人,1998年;Sieburth等人,1998年).

5.通过Ras/MAPK发出信号的生长因子和RTK

这个秀丽线虫基因组包含28个预测的RTK(Popovici等人,1999年),其中只有少数已被描述突变(参见蛋白激酶的基因组综述). 其中以RTK为特征,只有EGF受体LET-23型和FGF受体EGL-15型已知的通过Ras/MAPK发出积极信号(见下文)。肾上腺素受体VAB-1型消极的卵母细胞成熟过程中调节MAPK的激活(Miller等人,2003年).值得注意的是,胰岛素样RTKDAF-2型似乎没有通过Ras/MAPK(G)发出信号。Ruvkun,个人交流),但通过PI3激酶/Akt途径发出信号(请参见免疫反应中的信号传递).

由发出信号LET-23型EGL-15型RTK可以占很多但不是全部LET-60型Ras-dependent发育事件。EGF相关配体管线-3信号通过LET-23型/EGFR和LET-60型控制雌雄同体外阴和子宫的规格命运,男性针状细胞命运第12页外胚层细胞的命运,很可能排泄管细胞命运(Aroian和Sternberg,1991年;Chang等人,1999年;图1A) 。FGF相关配体EGL-17型信号通过EGL-15型/FGFR和第60列控制性成肌细胞迁移(图1B) ,而FGF相关配体LET-756号信号通过EGL-15型LET-60型促进轴突导向和活力(Bulow等人,2004年;Burdine等人,1997年;DeVore等人,1995年;古德曼等人,2003年;Roubin等人,1999年;Sundaram等人,1996年). 此外,LET-60型独立于任何已知RTK进行控制嗅觉(Hirotsu等人,2000年)生殖系减数分裂的进展(Church等人,1995年;图1C) ●●●●。此外,管线-45,甲乙酮-2MPK-1型独立于已知RTK或LET-60型调解对…的反应嗜线虫微杆菌感染(尼古拉斯和霍奇金,2004年).

在某些情况下LET-23型EGL-15型RTK也可以通过LET-60型Ras-independent公司路径。管线-3LET-23型通过PLCγ和肌醇控制卵母细胞成熟多磷酸盐信号通路(Bui和Sternberg,2002年;Clandinin等人,1998年;Yin等人,2004年).EGL-17型EGL-15型可以通过控制性成肌细胞迁移和渗透调节的其他未知途径(DeVore等人,1995年;Schutzman等人,2001年;Sundaram等人,1996年).

6.监管机构第3行/EGF和EGL-17型/FGF公司

反向遗传方法已经确定了配体的几个重要因素加工和分泌。配体管线-3存在于两个跨膜中(局部作用)和扩散形式(Hill and Sternberg,1992年;托马斯等人,1990年); 外阴细胞中扩散型的产生似乎需要菱形正交劈理只读存储器-1(Dutt等人,2004年). 这个配体EGL-17型通过一种需要脂蛋白受体相关的机制分泌蛋白质LRP-1型LRP-2型和残疾人相关适配器数字音频广播-1(Kamikura和Cooper,2003年).

7.监管机构和目标LET-23型/EGFR和EGL-15型/FGFR公司

调节因素LET-23型RTK贩运和本地化是重要的调节剂信号强度。由三个PDZ域蛋白组成的复合物,管线-2,第7行LIN-10系列,通过定位积极调节信号LET-23型至基底外侧外阴前体细胞膜,靠近管线-3配体(Kaech等人,1998年;Simske等人,1996年). E3泛素连接酶SLI-1号机组(Cbl;Jongeward等人,1995年;Yoon等人,1995年),的网格蛋白适配器UNC-101号机组(Lee等人,1994年)和DPY-23型(Yoo等人,2004年)和排序连接LST-4型(Yoo等人,2004年)全部负调节信号传递,可能通过促进LET-23型内吞和/或降解。

RTK通过自身磷酸化和随后与磷酸酪氨酸结合适配器蛋白(施莱辛格,2000年).LET-23型似乎主要通过适配器起作用SEM-5公司(克拉克等人,1992年),虽然EGL-15型通过这两者发挥作用SEM-5公司和适配器SOC-1型(Schutzman等人,2001年). 调节RTK磷酸化状态的因素可以明显调节信号强度。例如,受体酪氨酸磷酸酶清除-1消极的调节EGL-15型RTK活性,很可能通过键的直接去磷酸化酪氨酸残基(Kokel等人,1998年). 另一方面,细胞溶质酪氨酸磷酸酶PTP-2型(Shp-2)正向调节LET-23型EGL-15型RTK信令(Gutch等人,1998年;Schutzman等人,2001年)、和酪氨酸激酶ARK-1号机组(确认相关)负调节LET-23型RTK信令(Hopper等人,2000年). 底物和作用机制PTP-2型ARK-1号机组目前尚不清楚,但这些蛋白质可以与适配器结合SOC-1型SEM-5公司,并似乎在RTK下游的一个台阶上起作用。

8.Ras活动监管机构

与其他小型GTP酶的情况一样(参见小GTP酶),的活动LET-60型Ras受鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)控制,通过刺激Ras-GDP转化为Ras-GTP,以及通过GTPase激活Ras活化蛋白(GAPs),通过刺激Ras GTP转化为Ras-GDP公司(图3). 全球环境基金SOS-1标准对大多数人来说似乎是必要的Ras介导的发育事件(Chang等人,2000年). 差距间隙P-1间隙-2在外阴发育和排泄管中负调控Ras信号分别进行开发(Hajnal等人,1997年;Hayashizaki等人,1998年). Ras的另一个负调节因子是SUR-5号机组,一种功能未知的蛋白质类似乙酰辅酶A合成酶(顾等人,1998年).

图3

图3。Ras蛋白的调节。 Ras GTPase调节已在其他系统中进行了广泛研究(Malumbres and Barbacid,2002年). Ras-GDP处于非活动状态,而Ras-GTP处于活动状态,可以绑定到效应器,如Raf。鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF),如SOS-1标准通过促进GDP分离积极调节Ras。GTPase激活蛋白(GAP)通过刺激Ras固有的GTP水解活性对Ras进行负调节。获得功能(gf)突变将Ras锁定在活性GTP结合状态;这个let-60(gf)等位基因编号1046(G13E)已广泛用于遗传分析(Beitel等人,1990年;Han和Sternberg,1990年). 显性-阴性(dn)突变锁Ras处于非活性、GDP结合状态,使其与GEF稳定结合并滴定;各种各样的第60列(dn)突变已被描述(Han和Sternberg,1991年).

9.Raf/MEK/ERK激酶级联的调节器

基因修饰物筛选已经确定了一大组促进或抑制的基因通过MAPK级联发送信号,但正常情况下不单独需要大多数组织的发育。一般来说,这些基因的作用只能被检测到在适当的双突变体组合中作为抑制或增强效应。Raf/MEK/ERK公司信号显然受到许多不同级别的监管对信号强度有适度影响。

这类积极作用的基因产物包括所谓的“支架”蛋白-CNK-1型(Rocheleau等人,2005年),KSR-1型(Kornfeld等人,1995年;Sundaram和Han,1995年),KSR-2型(Ohmachi等人,2002年)、和苏尔-8/SOC-2公司(Selfors等人,1998年;Sieburth等人,1998年) -绑定到信号级联的一个或多个核心组件,并被认为在正确的地点和时间将不同的组件组合在一起(莫里森和戴维斯,2003年).KSR-1型KSR-2型个别需要进行一些开发过程,但许多其他过程需要冗余(Ohmachi等人,2002年;图1). 这一类中还有SUR-6号机组,PR55/B型蛋白磷酸酶2A的调节亚基(Sieburth等人,1999年),这被建议去磷酸化并激活Raf和KSR(Kao等人,2003年;Ory等人,2003年). 最后,锌转运蛋白蛋白质CDF-1型7号以上也积极调节信号传递,表明高水平细胞内锌抑制Ras信号(Bruinsma等人,2002年;Yoder等人,2004年).

这类消极作用的基因产物包括G蛋白偶联物受体SRA-13型及其Gα目标GPA-5成绩,其可能调节Ras信号以响应环境条件,如食物供应(Battu等人,2003年).在这一类中还有激酶第1部分(这被认为是调整KSR本地化;Kao等人,2003年;Muller等人,2001年;Yoder等人,2004年),MPK-1结合蛋白LST-1型(Yoo等人,2004年)和MAP激酶磷酸酶后勤信息系统-1(Berset等人,2001年).

需要注意的是,一些调节蛋白可能影响Raf/MEK/ERK通过影响邻近细胞间接发出信号。例如,Gαq蛋白EGL-30型和电压门控钙通道EGL-19型促进外阴诱导,但分别在神经元和肌肉中的功能(Moghal等人,2003年).同样,SRA-13型GPA-5基因影响外阴诱导,但尚不清楚这些是否基因在外阴细胞或神经元中的功能(Battu等人,2003年). 也,锌转运蛋白CDF-1型可以影响外阴诱导外阴或肠(Bruinsma等人,2002年). 组织如何肠道、神经元和肌肉可以影响外阴细胞中Raf/MEK/ERK的活性仍不清楚。

10.目标MPK-1型ERK和其他影响下游反应的因素

没有单一下游目标MPK-1型可以解释RTK/Ras/MAPK信号。相反,不同的组织似乎需要不同的潜在靶点和某些靶点的可用性可能控制组织特异性反应。

一个非常重要的MPK-1型靶点是Ets域转录因子线路-1(Beitel等人,1995年;图1A) ●●●●。线路-1对抗Ras信号传导,似乎受到MPK-1型磷酸化(Jacobs等人,1998年). 然而,一些证据表明,在Ras信号(霍华德和桑达拉姆,2002年). 与其他Ets域因子一样(Yordy和Muise-Helmericks,2000年),林-1可能都有转录本阻遏物和转录激活物功能。

四个广泛重要的积极因素是介体亚单位SUR-2型、BTB/锌手指蛋白第1季度和新型核蛋白LIN-25系列第二次采油(霍华德和桑达拉姆,2002年;Singh和Han,1995年;塔克和格林沃尔德,1995年;图1A) 。这些蛋白质中没有一种是已知的的直接目标MPK-1型,但它们的功能对下游细胞很重要响应。SUR-2号机组是介体复合体的保守组成部分,它将某些序列特异性DNA结合蛋白(如Ets蛋白)与一般RNAPolyme公司ras(拉斯维加斯)e II转录机制(Boyer等人,1999年;Stevens等人,2002年).SUR-2号机组LIN-25系列似乎起作用了同时,它们对外阴发育有很强的影响,而对排泄管和第12页发展(Nilsson等人,1998年;Nilsson等人,2000年;Singh和Han,1995年;塔克和格林沃尔德,1995年).第1季度与已知的转录激活物和阻遏物有关(Barna等人,2002年;Collins等人,2001年).第1季度第二次采油出现共同发挥作用,它们对排泄管和第12页发育及对外阴发育的较弱影响(霍华德和桑达拉姆,2002年).第1季度第二次采油似乎对SUR-2号机组LIN-25系列(霍华德和桑达拉姆,2002年).

细胞类型特异性应答需要多种转录因子RTK/Ras/MAPK信令,和是候选MPK-1型目标。这些包括叉头转录因子LIN-31系列(Miller等人,1993年;Tan等人,1998年)促进和抑制外阴发育的Hox蛋白管线-39(克拉克等人,1993年;Eisenmann等人,1998年;马洛夫和凯尼恩,1998年),锌指蛋白信号处理器-4(Grant等人,2000年)和GATA因素EGL-18型英语六级(Koh等人,2004年;Koh等人,2002年)促进外阴发育和Hox蛋白EGL-5型(Chisholm,1991年;江和斯特恩伯格,1998年),促进第12页发展。异位表达林-31管线-39会导致其他组织采用响应RTK/Ras/MAPK信号的vulval-like特征表明这些不同转录因子的存在可能是Ras信号的组织特异性反应(马洛夫和凯尼恩,1998年;Tan等人,1998年).

并非的所有目标MPK-1型需要转录因子。例如,没有广泛重要的转录调控因子似乎参与控制生殖系减数分裂或性成肌细胞迁移(Church等人,1995年;Sundaram等人,1996年; R.Howard和M.Sundaram,未发表的意见;图1B和C)。很可能MPK-1型这些组织中的靶点包括与减数分裂和运动更直接相关的因子。

11.RTK/Ras/MAPK通路和其他信号通路之间的相互作用

RTK/Ras/MAPK通路经常与其他信号通路相互作用以控制细胞命运。例如,Ras通路与Wnt通路协同作用(参见Wnt信号)至指定第12页命运和外阴命运,可能通过共同基因的聚合上调靶点,如霍克斯基因(Eisenmann等人,1998年;Gleason等人,2002年). 在外阴发育期间(参见外阴发育),Ras通路也与Notch通路顺序作用(参见LIN-12/槽口信号输入秀丽线虫)诱导正确的外阴命运模式(Simske和Kim,1995年;Sundaram,2004年). Ras信号影响at中的Notch信号至少有两种方式。首先,Ras刺激管线-12/Notch内吞作用下调Notch同一细胞内的信号(Shaye和Greenwald,2002年). 第二,Ras刺激Notch配体基因的转录上调Notch信号转导相邻单元格(Chen和Greenwald,2004年). 陷波信号也通过刺激各种阴性基因的转录对抗Ras信号监管机构,如脂蛋白-1lst-1-4号机组(Berset等人,2001年;Yoo等人,2004年).

两者中的RTK/Ras/MAPK信号第12页外阴被LIN-35系列(卢比),EFL-1型(E2F)和其他“合成多外阴”(SynMuv)基因产品(Ceol和Horvitz,2001年;Fay和Han,2000年;江和斯特恩伯格,1998年;Lu和Horvitz,1998年). SynMuv基因有三类,A、 B和C,功能冗余(Ceol和Horvitz,2004年;弗格森和霍维茨,1989年). 这些基因中的许多编码具有染色质重塑和转录调控中的明显作用(Fay和Han,2000年). 一些SynMuv基因似乎能自主发挥细胞功能在下游转录输出水平上拮抗Ras信号传导(托马斯和霍维茨,1999年). 然而,其他SynMuv基因(包括林-35/Rb)似乎在合胞体皮下组织hyp7,表明hyp7衍生的信号可以影响LET-23型RTK公司活动(赫尔曼和赫奇科克,1990年;迈尔斯和格林沃尔德,2005年).

12.结论和未来展望

尽管RTK/Ras/MAPK途径的基本框架具有良好的特征pathway受到我们刚刚开始理解的复杂调控。最令人惊讶的发现秀丽线虫一直是个大数字对信号传递只有轻微的个体效应的调节蛋白。此外,一些调节蛋白(例如管线-2/LIN-7系列/LIN-10系列)具有非常典型的细胞类型特定效果。的下游目标MPK-1型也似乎是特定于细胞类型的,并且可能控制特定细胞对相同的基本信号通路的反应。尽管外阴发育已经并将继续成为研究RTK/Ras/MAPK信号传导,正在进行的其他Ras介导的发育研究这些过程必将揭示新的不同类型的监管机制和目标。

13.确认

我的实验室在RTK/Ras/MAPK信号方面的工作得到了NIH拨款GM58540和CA87512的支持。

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*Iva Greenwald编辑。上次修订日期:2004年12月17日。2006年2月11日出版。本章应引用为:Sundaram,M.V.RTK/Ras/MAPK信令(2006年2月11日),蠕虫书,编辑:The秀丽线虫研究社区,WormBook,doi/10.1895/WormBook.1.80.1,http://www.wormbook.org.

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