p38 MAPK調控酶及轉錄因子作用機制
MAPK 與 p38 MAPK
作為對外界物理和化學性質變化的響應，哺乳動物細胞激活有絲分裂原激活蛋白激酶 (MAPK) 的四個特征性亞家族：ERK1/2、JNK、p38 和 ERK5。其中 p38 MAPKs 是一類保守的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，可被多種細胞外炎癥因子 (如TNF-α, IL-1)，細菌脂多糖 LPS，趨化因子以及紫外線等多種應激刺激激活。激活后的 p38 MAPK 通過調控下游多種酶及轉錄因子表達活性，從而對細胞功能進行調節。大量研究表明，p38 MAPK 活性對正常免疫和炎癥反應至關重要。同時，在腫瘤發生以及缺血再灌注損傷中也起著重要作用。
MAPK經典激活途徑
與 p38 MAPK 相關靶點
MAPK 經典激活途徑是通過 MAPK 激酶激酶 (MAP3K)-MAPK 激酶 (MAP2K) 途徑實現的。首先 MAP3K 被激活, 隨后，激活的 MAP3K 能磷酸化并激活MAP2K，接下來，MAP2K 磷酸化 MAPK，使MAPK激活。當然，也存在與 MAP3K -MAP2K 無關的，非典型的自磷酸化激活途徑。在p38 MAPK激活途徑 (即其上游信號通路) 中，屬于MAP3K 類如 MEKK1-4，Tpl2，MLKs，ASK1/2，DLK，TAK1，TAO1/2；屬于MAP2K 類如 MKK3 和 MKK6 (有時是 MKK4，可激活 p38α)。
圖1. p38 MAPK 激活后下游靶點分布
p38 MAPK 包含四種亞型，分別為 p38α (MAPK 14)，p38β (MAPK 11)，p38γ (MAPK 12)，p38δ (MAPK 13)。它們具有不同的組織表達模式，p38α 在大多數細胞類型中以顯著水平普遍表達，而其他 p38 亞型似乎以更具組織特異性的方式表達，如 p38β 在腦中表達較為豐富，p38γ 是在骨骼肌中，而 p38δ 則是在內分泌腺中。p38 MAPK 激活后，由其介導的下游磷酸化調節主要為兩大類蛋白，一類為轉錄因子，如 p53，ATF2，Elk1，MEF2 和 C/EBPβ，另一類為蛋白激酶，包括 MK2 (也稱為 MAPKAP2)，MSK1，MNK1 和 MNK2。
圖2. p38 MAPK 信號通路圖
如何選擇 p38 MAPK抑制劑 ?
由于 p38 MAPK 通路與眾多疾病如典型的炎癥，腫瘤相關疾病等。因此，阻斷 p38 MAPK 可能為治療許多疾病提供有效的治療方法。在實際研究中，想通過抑制 p38 MAPK 通路進一步確定參與該疾病的蛋白或轉錄因子以及其表達，合適的抑制劑非常重要。然而，由于 p38 MAPK 通路涉及的靶標眾多，因此不同的抑制劑的抑制機理不同。例如，有些抑制劑是通過抑制 p38 MAPK 的活性，有些抑制劑則是通過抑制 p38磷酸化。敲黑板，劃重點，如不清楚這些抑制劑的機制，不包括其他因素的情況，最后很可能導致所購買的抑制劑達不到預期的檢測效果。
p38 MAPK 的經典抑制劑
SB 203580 (RWJ 64809)
SB 203580 是最常見也是研究最多的選擇性 p38α，p38β MAPK 抑制劑 (IC50: p38α=50 nM; p38β2=500 nM)。研究表明，SB 203580 可通過結合 ATP 結合袋來抑制 p38 MAPK催化活性。SB 203580 不會影響來自 p38 MAPK 上游的激活 (即不影響 p38 MAPK 的磷酸化)。而通過檢測 MK2 和其底物熱休克蛋白 27 (HSP27) 磷酸化的抑制，也證明 SB 203580 抑制 p38 MAPK 的活性。
SB 202190SB 202190 同 SB 203580一樣，也屬于吡啶基咪唑化合物類，是可滲透細胞的p38α，p38βMAPK 抑制劑 (IC50: p38α=50 nM；p38β2=100 nM)。SB 202190 通過結合 ATP 結合袋 (Kd=38 nM) 來抑制 p38 MAPK 活性。在 LPS 處理的巨噬細胞中，SB 202190 通過抑制 p38 MAPK 通路下游特異性底物 MK2 磷酸化，從而影響 HSP27 活化。但與 SB 203580 有所不同，在某些情況下，SB 202190 也可抑制 p38 MAPK 的磷酸化。
BIRB796 (Doramapimod)
Doramapimod 是一種具有口服活性的高效泛 p38 MAPK 抑制劑 (IC50: p38α=38 nM; p38β=65 nM; p38γ=200 nM; p38δ=520 nM)。其抑制機制主要是與 ATP 位點相鄰的位置結合，間接影響 ATP 位點的構象。BIRB796 與 p38 MAPK 或 JNK1/2 的結合會損害上游激酶 MKK6 或 MKK4 的磷酸化。BIRB796 阻斷應激誘導的支架蛋白SAP97 的磷酸化，而 SAP97 是 p38γ 的生理學底物。此外，BIRB796 還抑制 B-Raf，IC50 分別為 83 nM。
Abbreviation
MAP3K: MAPK kinase kinase;MAP2K: MAPK kinase;
MEKK: MAPK/ERK kinase kinase;
Tpl2: Tumourprogression loci 2;
MLK: Mixed LineageKinase;
ASK1: Apoptosis signal-regulating kinase 1;
DLK: Dual-leucine-zipper-bearing kinase;
TAK1: TGFβ-activated kinase 1;
TAO1/2: Thousand-and-one amino acid 1/2
ATF: Activating transcription factor;
Elk1: ETS Like-1 protein Elk-1;
MEF2: Myocyte enhancer factor 2;
C/EBPβ: CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP) β;
MK2 (MAPKAP2): MAP kinase-activated protein kinase 2;
MSK: Mitogen- and stress-activated kinase;
MNK1: Mitogen-activated protein kinase-interacting kinase 1;
HSP27: Heatshock protein 27;
SAP97: Synapse-associated protein 97
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