JAK激酶 (英語:Janus kinase ,缩写JAK )是一个细胞内非受体酪氨酸激酶 家族,介导细胞因子 产生的信号,并通过JAK-STAT信号通路 传递下去。它们最初被命名为"just another kinase" 1和2(因为这只是基于PCR的筛选发现的大量激酶中的两个[ 1] )但最后发表为“Janus kinase ”。“Janus”这个名字起自罗马神话 中代表开始与结束的两面神雅努斯 ,因为JAK激酶具有两个几乎一样的转移磷酸基团的结构域。其中一个结构域表现出激酶活性,而另一个结构域调控第一个激酶的活性。
在细胞凋亡 中涉及的信号转导概览
JAK激酶家族
JAK激酶家族共有四个成员,分别是:
不表达JAK1的转基因小鼠对一些细胞因子比如干扰素伽玛 在反应上有缺陷[ 2] 。JAK1与JAK2涉及到II型干扰素 (干扰素伽玛)信号传导,而JAK1和TYK2涉及I型干扰素 的信号传导,不表达TYK2的小鼠会有自然殺手细胞 的功能缺陷[ 3] 。
JAK激酶的一般功能
JAK-STAT系统包括以下三个主要组成部分:①跨膜的细胞因子受体(绿色)②结合在受体上的JAK激酶(黄色)③将信号带入细胞核的信号转导及转录激活蛋白(STAT蛋白,蓝色)。红点为发生磷酸化。当细胞因子结合在受体上时,JAK会将受体磷酸化。受体被磷酸化这一信号将会招募STAT蛋白,JAK激酶也磷酸化STAT蛋白,两个被磷酸化的STAT蛋白相互结合到一起,形成一个二聚体。此二聚体移到核内并结合到DNA上,导致基因转录。将磷酸基团转移到蛋白质上的酶被称为蛋白激酶。
I型 和II型细胞因子受体 家族的许多成员并没有激酶 催化活性,它们需要仰赖JAK家族的酪氨酸激酶 去磷酸化 并激活信号通路 中的下游蛋白。该受体 存在成对的肽链(如右图)因此呈现两个胞内 信号转导结构域。JAK激酶结合到每个胞内结构域上富含脯氨酸 且邻近细胞膜 的box1/box2区域。当细胞因子受体与其各自的细胞因子 配体结合后,通过构象变化使两个JAK激酶互相靠近,使其相互之间能够磷酸化 对方。而JAK激酶的自身磷酸化使其也发生构象改变,使之能够进一步磷酸化并激活称为STATs(Signal Transducer and Activator of Transcription信号转导及转录激活蛋白) 的转录因子 来实现细胞内的信号转导[ 4] 。被激活的STATs 离开受体并组成二聚体后,再转移到细胞核 内对特定的基因 进行转录 调节。
使用JAK/STAT信号通路传递信号的配体分子有集落刺激因子 、催乳素 、生长激素 以及许多细胞因子 。
临床意义
JAK激酶抑制剂 正在研发中,将用于银屑病 、类风湿性关节炎 、真性红细胞增多症 、原发性血小板增多症 、骨髓纤维化 等疾病的治疗。[ 5]
JAK激酶的结构
JAK激酶的结构域分布,JH = JAK同源结构域
JAK激酶的大小在120到140kD 之间,包含七个已鉴定的同源区域,分别被称为JAK同源结构域1到7(JH1-7)。对于JAK的酶 活来说,JH1结构域是重要区域,其包含了酪氨酸激酶 的几种重要典型特征:如一些JAK发挥活性所必须的几个酪氨酸残基(如JAK1中的Y1038/Y1039、JAK2中的Y1007/Y1008、JAK3中的Y980/Y981、Tyk2中的Y1054/Y1055)。这两个酪氨酸残基被磷酸化后会导致JAK蛋白构象发生改变,使其更容易结合到底物 之上。JH2是一个“假激酶结构域”,该结构域在结构上与酪氨酸激酶很相似且足够发挥正常激酶的活性,但实际上并没有酶活。可能涉及到调控JH1结构域的活性,比较像JH1在染色质上拷贝形成重复之后再发生突变形成的。JH3~JH4结构域与Src -同源-2结构域(SH2结构域 )有着同源性。Jak类的氨基 (NH2 )端(JH4-JH7)被称为FERM结构域 (FERM是带4.1蛋白、细胞绒毛蛋白、根蛋白及膜突蛋白的首字母缩写);该结构域同时存在于黏着斑激酶 (FAK)家族之中,且涉及JAK与细胞因子 受体和/或其它激酶的结合[ 4] 。
参考文献
^ Wilks. Two putative protein-tyrosine kinases identified by application of the polymerase chain reaction . PNAS. 1989, 86 (5): 1603–7. PMC 286746 . PMID 2466296 . doi:10.1073/pnas.86.5.1603 .
^ Rodig SJ, Meraz MA, White JM, Lampe PA, Riley JK, Arthur CD, King KL, Sheehan KC, Yin L, Pennica D, Johnson EM, Schreiber RD. Disruption of the Jak1 gene demonstrates obligatory and nonredundant roles of the Jaks in cytokine-induced biologic responses. Cell. 1998, 93 (3): 373–83. PMID 9590172 . doi:10.1016/S0092-8674(00)81166-6 .
^ Stoiber D, Kovacic B, Schuster C, Schellack C, Karaghiosoff M, Kreibich R, Weisz E, Artwohl M, Kleine OC, Muller M, Baumgartner-Parzer S, Ghysdael J, Freissmuth M, Sexl V. TYK2 is a key regulator of the surveillance of B lymphoid tumors . J. Clin. Invest. 2004, 114 (11): 1650–8. PMC 529282 . PMID 15578097 . doi:10.1172/JCI200422315 .
^ 4.0 4.1 Kisseleva; Bhattacharya, S; Braunstein, J; Schindler, CW; et al. Signaling through the JAK/STAT pathway, recent advances and future challenges. Gene. 2002-02-20, 285 (1–2): 1–24. PMID 12039028 . doi:10.1016/S0378-1119(02)00398-0 .
^ Principles of Pharmacology: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy: D. Golan et al. LWW. 2007
趋化因子受体 集落刺激因子 (CSF)
細胞因子受體
IFNAR (α/β, I)
激動劑: Albinterferon
Interferon alpha (interferon alfa, IFN-α)
Interferon alfa (IFNA1 , IFNA2 , IFNA4 , IFNA5 , IFNA6 , IFNA7 , IFNA8 , IFNA10 , IFNA13 , IFNA14 , IFNA16 , IFNA17 , IFNA21 )
Interferon alfa 2a
Interferon alfa 2b
Interferon alfa n1
Interferon alfacon-1
Interferon alpha-n3
Interferon beta (IFN-β) (IFNB1 , IFNB3 )
Interferon beta 1a
Interferon beta 1b
Interferon kappa (IFN-ε/κ/τ/ζ, IFNK)
Interferon omega (IFN-ω, IFNW1)
Peginterferon alfa-2a
Peginterferon alfa-2b
IFNGR (γ, II) IFNLR (λ, III)
白介素受體 TGFβ型受體 (TGFβ)TNF受體超家族 (TNFRSF)其它
Information related to JAK激酶