1（中南大学湘雅公共卫生学院， 湖南长沙 410000）
2（湖南省妇幼保健院， 湖南长沙 410008）
摘要：有丝分裂原活化蛋白激酶激酶激酶3即MEKK3（mitogen-activated protein kinase/ extracellular signal-regulated kinase kinase kinase 3）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，隶属于家族（）。在特定条件下，MEKK3可以通过活化信号通路中下游的信号分子，对细胞的形成、增殖以及凋亡产生一定的调控作用，MEKK3参与包含等信号通路，与众多肿瘤的形成及发展有密切的关系。MEKK3同时也参与炎症和免疫应答，可促进IL-6等细胞因子的表达，启动及放大炎症反应。现就MEKK3的分子结构、活化机制、在信号通路及免疫调节中所起的所起的关键作用及相关作用机制行相关综述。
关键词：有丝分裂原活化蛋白激酶激酶激酶3，信号转导，免疫调节
将细胞外刺激信号传递到细胞内相应蛋白并作出应答且在细胞凋亡、运动、增殖、分化等众多生理过程中均有参与的信号途径，即为有丝分裂原活化蛋白激酶（）信号途径。是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，属于家族（），全称为有丝分裂原活化蛋白激酶激酶激酶3（ ），其广泛存在于人体各种组织及器官中。MEKK3可以通过激活不同的信号通路，有效调控细胞的形成、增殖以及凋亡，在细胞免疫应答以及调节方面发挥重要生理作用。
一、MEKK3的分子结构
MEKK3最早于1996年由Johnson等[1]从NIH-3T3细胞中克隆获得。该激酶由626个氨基酸组成，分子量约为78～80 kD。目前发现MEEK3蛋白发挥生理功能主要依赖两个结构域，一个是位于氨基端的PB1结构域，另一个是位于羧基端的活化环结构域。PB1结构域主要是起调节作用，在该结构的影响下，可结合其他分子，构成具有一定特异性特征的二聚体，其作用是提高信号通路中细胞信号传递的准确性[2]。而位于羧基端的活化环结构域含有特异性的丝氨酸/苏氨酸残基位点，通过这个结构域中不同位点的磷酸化，使MEKK3活化并参与细胞内信号传导，产生不同的生理作用。
二、作用
1、信号通路
真核细胞进化过程中，MAPK是一种保守存在的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。对于介导细胞反应而言，信号途径非常关键，其可参与到细胞质功能活动中，同时对基因的表达调控也具有很大的影响，同时其在细胞增殖、生长、分化过程中也有参与，可对细胞的炎性反应及其变化过程产生一定的调控作用[3]。MEKK3是MAPKs家族中典型的蛋白激酶分子，其可对内皮细胞增殖、凋亡，肌细胞形成、免疫应答、炎症反应等产生一定的调控作用，同时也可促进信号通路活化，包含等[ 3]，与众多恶性肿瘤也密切相关[4]。
通过深入研究后发现，在以下信号转导途径中都起到了一定的调控作用：
（1）MAPKs信号途径：通常情况下需将细胞表面信号转导至细胞核中时，可通过信号途径实现。胚胎发育、细胞凋亡及增殖等过程也有该信号途径的参与。MAPKs信号途径需通过三级酶促级联反应的调控而激活，即MAPK的活性和功能受上游蛋白激酶促丝裂原活化蛋白激酶蛋白激酶（MAP kinases kinases，MAPKK）以及促丝裂原活化蛋白激酶蛋白激酶激酶（MAP kinases kinases kinases，MAPKKK）的逐级调节。信号途径被激活后，即可对转录因子产生作用，从而对相应的基因表达进行调节。通过对深入研究后，发现了ERK1/2、JNK、P38、ERK5等四个亚家族成员[5]。
① ERK1/2： 年时，等[6]经过深入研究后发现了，其也是被报道的第1个成员。对于哺乳动物而言，相关的信号途径在所有途径中最为经典。MEKK3磷酸化ERK途径中的MEK（ERK Kinase）后，可将MEK作为上游激酶，将酪氨酸、苏氨酸双磷酸化处理后，途径被激活[7, 8]。对于MEKK3活化而言，影响最大的氨基酸即为位于526位点的丝氨酸和位于530位点的苏氨酸，若其在活化过程中产生突变，将会导致MEKK3催化活性降低，严重时将会导致催化活性消失，目前研究表明依赖MEKK3的ERK途径中必需活化526位点丝氨酸[9]。
② ERK5：继发现了ERK1/2后，又有学者提出了ERK5也属于MAPK家族，其主要在部分生长因子、应激作用下被激活[10, 11]。MEKK3蛋白N端的PB1结构域结合MEK5后，即可得到二聚体信号复合物，从而使ERK5被活化，可影响早期胚胎心血管系统的形成、完善，同时也能够对内皮细胞调控、肌细胞生长产生一定的作用机制。当活化程度较高时，将会导致机体出现心肌肥大现象，进而引起扩张型心肌病。已有相关体外实验研究证实ERK5途径的激活与家族性高血压的发病过程高度相关[12, 13]。
③ JNK:Lee等提出了JLP属于JNK途径结构蛋白，其与MEKK3、MKK4、JNK相结合后，即可形成MEKK-MKK4-JNK信号途径模式[14]。MKK4（MAPK kinase 4）的丝氨酸221和苏氨酸225位点是 MEKK3活化 MKK4所必需的，用丙氨酸取代221位点丝氨酸和225位点苏氨酸将使MKK4失去自主磷酸化及被MEKK3激活的能力[7]。JNK途径可在氧化、紫外线、热休克等应激作用下被激活，有相关研究结论指出，该通路的激活可影响多种系统的促凋亡作用。Jun-Jun、Jun-Fos或Jun-ATF的二聚体结构即为转录因子AP-1，JNK将c.Jun和ATF-2磷酸化以后，即可实现将AP-1结构激活。而通过AP-1、NF-λB顺式作用元件可实现Fas配体（FaslL）的启动，当FaslL表达水平升高时，即可促进细胞凋亡。JNK的另一条作用机制是将Bcl-2、Bcl-xL磷酸化以后，可以使线粒体释放细胞色素C，使Caspase级联反应被激活，从而促进细胞凋亡[15]。JNK/SAPK被激活后，可对细胞凋亡产生一定的促进作用，其对细胞凋亡的调控机制受Caspase激活、FasL表达、细胞内Ca2+环境的变化、细胞凋亡基因的差异性表达等因素的影响；但同时也有文章提出，在部分应激反应作用下，JNK/SAPK激活时可能促进细胞增殖反应，并不会导致细胞凋亡[16]。
④ P38：P38是1993年由Berwster等发现的。对于哺乳动物而言，P38 MAPK家族包含P38α、P38β、 P38γ和P38δ四个亚型[17]。四者均包含了苏氨酸-甘氨酸-酪氨酸（Thr-Gly-Tyr）结构环，这就导致其在氨基酸水平有60%同源序列，但是每一亚型分布仍具有一定特异性。其中P38α分布较广泛，可以在不同类型细胞内，而P38γ主要在神经系统、骨骼肌内分布，P38δ、P38β分别分布于子宫及胰腺、肺及脑组织内[18]。对于MAPK信号途径而言，P38通路的存在非常重要，其在各种生理、病理过程中都有参与，如炎症反应、细胞凋亡、细胞生长等过程。COS-7细胞中共表达MEKK3和MKK7，可促进MKK7的自身磷酸化，从而对JNK1活化产生一定的促进作用[19]。P38α的活性也可通过MEKK3提升MKK3自磷酸化程度来增强。P38信号通路模式可以简化表达为：脂多糖(LPS)、高渗等-PAK（p21活化蛋白激酶）-MLK-MKK3／MKK6-p38 MAPK-细胞因子表达。通常情况下，当细胞凋亡时，可使JNK、P38两条通路被同时激活，两者之间存在协同作用。
（2）MEKK3通过调控IL-1R-TLR介导的IKK-NF-kB信号途径及IL-6表达。
① 大部分基因的转录都受到NF-κB途径的调控作用，如促炎症细胞因子、免疫受体、趋化因子等，该信号途径能够对炎症及免疫反应过程产生一定作用[20, 21]。NF-κB信号转导通路可通过MEKK3蛋白激酶实现将刺激信号传输至下游，因此MEKK3蛋白在NF-κB途径调控的各种类型的病理、生理过程中都有参与。脂蛋白（LPA）可介导NF-κB活化，当LPA对细胞内的MEKK3蛋白激酶产生一定的刺激作用时，MEKK3可以成为G蛋白偶联受体（）信号和IKK–NF-κB途径的连接者，激活GPCR介导的NF-κB途径[22]。
② MEKK3一般位于MyD88-IRAK1-TRAF6复合物下游位置，当LPS、IL-1刺激MEKK3蛋白激酶后，与TRAF6形成的复合物是TLR4（Toll-like receptors 4）和IL–1R诱导产生IL-6的重要因子[14]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而有研究指出，IL-6可通过肿瘤浸润后的巨噬细胞在STAT3（Signal Transducer and Activator of Transcription 3）介导下生成，有利于肿瘤的扩散，促进不同阶段细胞的存活，抑制肿瘤细胞的凋亡[23]。
2、免疫调节
MAPKs信号途径既参与适应性免疫应答，同时也参与天然免疫应答。在天然免疫应答中，炎症因子受体、NOD样受体（NLR）、Toll样受体（TLRs）和RIG样受体（RLR）等可激活树突状细胞、巨噬细胞MAPKs途径，当该途径被激活后，即可对各种细胞因子如IL-6、IL-17、IL-8、IL-1β、TNF-α、IFN-γ等的表达产生促进作用，进而促进炎症反应的开始[24, 25]。这些促炎症因子和趋化因子的表达在MAPK途径级联反应的影响下，将会导致炎症反应被放大。当前已有相关结论指出，在TLRs介导的下游信号转导途径中，MEKK3是一种关键的信号分子，可以对机体的天然免疫应答产生一定的调控作用[26]。其作为信号结点分子时，可偶联TLRs促使各种促炎症信号通路如MAPKs、NF-kB等被激活，进而对天然免疫应答进行调控。
而对于适应性免疫应答而言，机体内T细胞平衡、免疫应答是否正常受到机体外周血T细胞凋亡、增殖及凋亡等生理过程的影响。有学者针对该方面进行实验研究，实验过程中，将小鼠体内的T细胞中MEKK3特异性敲除后，发现其外周血T细胞表达降低，因此表明，对于T细胞生长而言，MEKK3是必不可少的物质[27][ 28] 。Shinohara等研究人员[28]通过相关实验后指出，将机体内T细胞中包含的分子特异性敲除后，机体内外周T细胞、胸腺T细胞数量将明显降低。对于胸腺T细胞，信号可以刺激MEKK3蛋白激酶激活IKK，最终使IKK-NF-kB信号途径被激活进而对T细胞的生长进行调控，使T细胞能够正常发育。外周T细胞内，IL-2可促使MEKK3对T细胞生长、增殖进行调控。将CD4+ T细胞内的MEKK3条件性敲除后，在TCR信号刺激下,JNK、ERK1/2和P38的磷酸化水平明显低于对照组，且IFN-γ含量大幅度降低，因此推断在调控TCR信号介导的IFN-γ中，MEKK3和JNK、ERK1/2、P38介导的信号通路发挥着至关重要的作用[29]。
三、展望
目前有关疾病治疗的研究已进行到分子水平。既往临床上对于肿瘤类疾病的治疗主要以手术切除病变组织为主，近年来生物靶向治疗已成为各类肿瘤疾病治疗的最前沿方向。陆续推出的肿瘤靶向药物为相关疾病的治疗及延长患者生命做出了卓越贡献。MEKK3近年来的研究证实其可通过MAPKs信号途径以及IKK-NF-kB信号转导途径抑制肿瘤细胞的凋亡，促进肿瘤细胞的转移及增殖。如若有靶向药物抑制MEKK3的表达，进而抑制肿瘤细胞的肿瘤学效应，则有望达到治疗肿瘤的目的。
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论文作者:舒楚强1， 许林勇1*，颜丽萍2
论文发表刊物:《总装备部医学学报》2019年第08期
论文发表时间:2019/10/24
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