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信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription),即STAT。是一种能与DNA结合的蛋白质独特家族。通常对各种细胞外的细胞因子和生长因子信号做出应答,是一类含有能与磷酸化酪氨酸结合的SH2信号分子。STAT是核内转录因子。但在静息细胞中,STAT存在于胞质中。STAT分子被激活后,形成二聚体进入细胞核。参与调控基因表达特别是在IFN作为信号分子的细胞中,STAT可以被激活,作为一种被诱导的转录因子,表现出多种特异的功能 。
STAT家族包括7个结构和功能相关的蛋白STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b及STAT6。哺乳动物的STATl- STAT6分子在结构上可分为以下几个功能区段:
①N端的保守序列,是STAT二聚化和STAT二聚体相互作用的结构域;
②卷曲螺旋结构域,是STAT与其他已结合于靶启动区的转录因子相互作用的功能域;
④LD结构域(接头结构域),主要参与转录调节功能;
⑤SH2结构域,位于600~700氨基酸残基之间,具有高度的保守性;
⑥C端的转录活性功能结构域,在该结构域也存在丝氨酸磷酸化位点。
其中SH2结构域是最保守也是对其功能最重要的区段,这个核心序列中的Arg残基可直接结合另一分子上的磷酸酪氨酸残基,从而介导两个分子之间的连接。当细胞因子刺激受体后JAK被激活,催化受体上的某些酪氨酸残基磷酸化,SH2结构域即可与受体的磷酸化酪氨酸残基结合,使JAK与STAT接近,并催化STAT的Tyr701残基磷酸化 。
STAT含有SH2和SH3结构域,可与特定的含磷酸化酪氨酸的肽段结合。当STAT被磷酸化后,发生聚合成为活化的转录激活因子形式,进入胞核内与靶基因结合,促进其转录,它在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用 。
活化STAT抑制蛋白(protein inhibitor of activated STAT,PIAS)家族是一组能与STAT结合的蛋白质,目前已发现5个成员,PIAS1、PIAS3、PIASy、PIASxa和PIASxb。PIAS主要通过竞争性结合STAT3而发挥调控作用。可与活化的STAT二聚体结合,阻断该二聚体与DNA结合,抑制有STAT3介导的基因转录。Saydmohammed通过姜黄素活化PIAS3抑制JAK-STAT信号通路,降低STAT3磷酸化从而抑制肿瘤细胞生长。
细胞因子信号抑制蛋白(SOCS)家族,是细胞因子JAK/STAT信号通路中的抑制药。 目前发现至少由8种蛋白组成:SOCSl-SOCS7及CIS,是STAT激活的靶基因产物,SIAT激活诱导SOCS表达,表达的socs又以负反馈的形式,通过阻断JAK激酶与细胞因子受体结合的活性,也可通过泛素化,以及促进蛋白酶体降解JAK、STAT蛋白复合物等途径,抑制JAK/STAT信号通路的活化。因此确立SOCS3家族在健康和疾病中重要作用,将会是人类肿瘤攻克过程中新的治疗策略。
STAT生物学功能可针对细胞因子的反应中发挥作用,也可调控生长因子的活化。通过基因敲除小鼠模型等手段,研究发现:
①STAT1缺陷,不能传导IFN信号,小鼠先天性对病毒或细菌感染无反应,不能产生IFN-a和只能产生低量的IFN-lr。
②STAT2缺陷,小鼠胚胎形成障碍。
③STAT4缺陷,Thl细胞不能正常分化成熟和产生细胞因子。
④STAT6缺陷,Th2细胞不能正常分化成熟及产生细胞因子。
⑥STAT4-STAT6的联合缺陷则会导致假性Th2细胞分化。
⑦STATl-STAT2联合缺陷则会出现雌性不孕,体积变小,脾大等。
⑧对严重免疫缺陷综合征患者的淋巴细胞研究发现JAK3的基因发生了突变。
⑨STAT6的突变会导致STAT6在没有IL-4刺激下白发磷酸化活化,并能转入核内与DNA结合,导致遗传性过敏性疾病。
⑩在白血病AIJL、AML巾有STAT1、STAT3、STAT5的活化,ALL以STAT5为主,而AML则以STAT1、STAT3为主。此外,血管紧张素Ⅱ可诱导心肌细胞表达JAK2和STAT3,在肥大的心肌细胞中JAK2和STAT3发生了持续的活化,用JAK2 cDNA转染心肌细胞,在一定条件下可促进心肌细胞的肥大 。
在经HTLV-l转化的成年人T细胞中,JAK3、STAT1、STAT3、STAT5发生了持续的表达和磷酸化活化,并且细胞依赖于JAK3和STAT生长,用JAK3抑制药CT2576可有效抑制细胞增殖,并诱导细胞凋亡。Karyn等报道,LefluNOmide是通过抑制JAK3和STAT6的活化而抑制LPS-IL-4诱导的lgGl产生 。
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信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription),即STAT。是一种能与DNA结合的蛋白质独特家族。含有SH2和SH3结构域,可与特定的含磷酸化酪氨酸的肽段结合。当STAT被磷酸化后,发生聚合成为同源或异源二聚体形式的活化的转录激活因子,进入胞核内与靶基因启动子序列的特定位点结合,促进其转录。已克隆成功4种JAK(JAK13和Tyk2)与7种STAT(STAT1,STAT2,STAT3,STAT4,STAT5a,STAT5b,STAT6)。
信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription),即STAT。是一种能与DNA结合的蛋白质独特家族。通常对各种细胞外的细胞因子和生长因子信号做出应答,是一类含有能与磷酸化酪氨酸结合的SH2信号分子。STAT是核内转录因子。但在静息细胞中,STAT存在于胞质中。STAT分子被激活后,形成二聚体进入细胞核。参与调控基因表达特别是在IFN作为信号分子的细胞中,STAT可以被激活,作为一种被诱导的转录因子,表现出多种特异的功能 。
STAT家族包括7个结构和功能相关的蛋白STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b及STAT6。哺乳动物的STATl- STAT6分子在结构上可分为以下几个功能区段:
①N端的保守序列,是STAT二聚化和STAT二聚体相互作用的结构域;
②卷曲螺旋结构域,是STAT与其他已结合于靶启动区的转录因子相互作用的功能域;
③DNA结合结构域,位于400~500氨基酸残基之间;
④LD结构域(接头结构域),主要参与转录调节功能;
⑤SH2结构域,位于600~700氨基酸残基之间,具有高度的保守性;
⑥c端的转录活性功能结构域,在该结构域也存在丝氨酸磷酸化位点。
其中SH2结构域是最保守也是对其功能最重要的区段,这个核心序列中的Arg残基可直接结合另一分子上的磷酸酪氨酸残基,从而介导两个分子之间的连接。当细胞因子刺激受体后JAK被激活,催化受体上的某些酪氨酸残基磷酸化,SH2结构域即可与受体的磷酸化酪氨酸残基结合,使JAK与STAT接近,并催化STAT的Tyr701残基磷酸化 。
STAT含有SH2和SH3结构域,可与特定的含磷酸化酪氨酸的肽段结合。当STAT被磷酸化后,发生聚合成为活化的转录激活因子形式,进入胞核内与靶基因结合,促进其转录,它在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用 。
活化STAT抑制蛋白(protein inhibitor of activated STAT,PIAS)家族是一组能与STAT结合的蛋白质,目前已发现5个成员,PIAS1、PIAS3、PIASy、PIASxa和PIASxb。PIAS主要通过竞争性结合STAT3而发挥调控作用。可与活化的STAT二聚体结合,阻断该二聚体与DNA结合,抑制有STAT3介导的基因转录。Saydmohammed通过姜黄素活化PIAS3抑制JAK-STAT信号通路,降低STAT3磷酸化从而抑制肿瘤细胞生长。
细胞因子信号抑制蛋白(SOCS)家族,是细胞因子JAK/STAT信号通路中的抑制药。 目前发现至少由8种蛋白组成:SOCSl-SOCS7及CIS,是STAT激活的靶基因产物,SIAT激活诱导SOCS表达,表达的socs又以负反馈的形式,通过阻断JAK激酶与细胞因子受体结合的活性,也可通过泛素化,以及促进蛋白酶体降解JAK、STAT蛋白复合物等途径,抑制JAK/STAT信号通路的活化。因此确立SOCS3家族在健康和疾病中重要作用,将会是人类肿瘤攻克过程中新的治疗策略。
STAT生物学功能可针对细胞因子的反应中发挥作用,也可调控生长因子的活化。通过基因敲除小鼠模型等手段,研究发现:
①STAT1缺陷,不能传导IFN信号,小鼠先天性对病毒或细菌感染无反应,不能产生IFN-a和只能产生低量的IFN-lr。
②STAT2缺陷,小鼠胚胎形成障碍。
③STAT4缺陷,Thl细胞不能正常分化成熟和产生细胞因子。
④STAT6缺陷,Th2细胞不能正常分化成熟及产生细胞因子。
⑤STAT5a缺陷则会导致乳腺发育障碍。
⑥STAT4-STAT6的联合缺陷则会导致假性Th2细胞分化。
⑦STATl-STAT2联合缺陷则会出现雌性不孕,体积变小,脾大等。
⑧对严重免疫缺陷综合征患者的淋巴细胞研究发现JAK3的基因发生了突变。
⑨STAT6的突变会导致STAT6在没有IL-4刺激下白发磷酸化活化,并能转入核内与DNA结合,导致遗传性过敏性疾病。
⑩在白血病AIJL、AML巾有STAT1、STAT3、STAT5的活化,ALL以STAT5为主,而AML则以STAT1、STAT3为主。此外,血管紧张素Ⅱ可诱导心肌细胞表达JAK2和STAT3,在肥大的心肌细胞中JAK2和STAT3发生了持续的活化,用JAK2 cDNA转染心肌细胞,在一定条件下可促进心肌细胞的肥大 。
在经HTLV-l转化的成年人T细胞中,JAK3、STAT1、STAT3、STAT5发生了持续的表达和磷酸化活化,并且细胞依赖于JAK3和STAT生长,用JAK3抑制药CT2576可有效抑制细胞增殖,并诱导细胞凋亡。Karyn等报道,Leflunomide是通过抑制JAK3和STAT6的活化而抑制LPS-IL-4诱导的lgGl产生 。
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