結構生物化學/細胞訊號通路/受體酪氨酸激酶
我們知道，激酶是磷酸化蛋白質的酶。絲氨酸、酪氨酸和蘇氨酸激酶是三種最常見的激酶。特別是，受體酪氨酸激酶（RTK）在細胞週期、細胞遷移、細胞代謝以及許多其他重要的細胞功能中起著重要作用。在動物中，受體酪氨酸激酶是識別親水配體的膜受體。在植物中，代替酪氨酸激酶，使用了一種被稱為植物受體的絲氨酸-蘇氨酸激酶。
受體酪氨酸激酶是一種跨膜結構，錨定在膜中。該結構包含細胞外部的配體結合域和細胞內部的激酶域。當接收到訊號時，內部域會向酪氨酸新增磷酸基團。配體結合域由兩個受體複合物構成，它們在自磷酸化過程中相互磷酸化。RTK透過自磷酸化啟用。細胞質中訊號的傳播被觸發。酪氨酸激酶開始磷酸化細胞內靶標。取決於細胞胞質中存在哪些響應蛋白，細胞對訊號會有截然不同的反應。
訊號透過與磷酸化酪氨酸結合的蛋白質從受體傳遞到細胞質中。然後，這些結合蛋白會將訊號轉化為細胞內部的響應。以下是兩種常見的可以與磷酸化酪氨酸結合的蛋白質類別
1. 胰島素受體：胰島素是控制血糖穩定水平的激素。它透過與 RTK 結合並降低血糖來起作用。當血糖水平升高時，胰島素響應蛋白在與受體結合時被磷酸化。然後，這種蛋白與額外的蛋白結合，啟用糖原合酶酶。糖原合酶可以催化將葡萄糖轉化為糖原的反應，使反應速度加快。因此，血糖水平得到維持。
2. 銜接蛋白：這些蛋白充當受體與響應訊號的蛋白之間的連線。銜接蛋白功能的一個很好的例子是 Ras 蛋白的啟用。銜接蛋白與受體結合。然後，它能夠啟用 Ras 蛋白，Ras 蛋白參與細胞訊號轉導。
有絲分裂原透過觸發有絲分裂來刺激細胞分裂。它透過啟動正常的細胞分裂控制通路來起作用。激酶級聯反應（有時稱為磷酸化級聯反應）可以啟用 MAP 激酶。激酶級聯反應是一種訊號模組，相互磷酸化。在過程的最後，它啟動 MAP 激酶（見下圖）
在每一步中，一種酶可以作用於許多底物，導致形成許多最終產物。因此，原始訊號在每一步中都被放大。這也是激酶級聯反應的主要功能。細胞響應取決於 MAP 激酶。
為了最大限度地發揮激酶級聯反應的功能，一種被稱為支架蛋白的蛋白會將激酶級聯反應重新排列成一個蛋白複合物。由於它們的時空組織，每個級聯反應的功能都得到了最佳化。儘管這種排列有助於顯著提高階聯反應的效果，並允許在不同位置分離訊號模組，但這種排列也存在缺點。原始訊號的放大減弱了，因為激酶級聯反應不能自由移動以結合新的底物。
MAP 激酶組
從哺乳動物中已經獲得了六種不同的 MAP 激酶形式。
1. 細胞外訊號調節激酶（ERK1、ERK2）- ERK1/2 產生細胞訊號中的持久變化。這些訊號通常在響應能夠刺激細胞生長（生長因子）的蛋白質或類固醇以及也稱為腫瘤促進劑的有機化合物佛波酯時被啟用。這對人體細胞很重要，因為它調節細胞增殖和細胞分化。
2. c-Jun N 端激酶（JNK），也稱為應激啟用蛋白激酶（SAPK）。JNK 被細胞因子、某些 GPCR 配體、干擾 DNA 和蛋白質合成的試劑等啟用。三個 JNK 基因（1、2、3）是從人類中獲得的。對這些基因進行敲除的研究表明，這些激酶與細胞凋亡（導致潛在癌細胞死亡的細胞訊號傳導）和免疫應答有關。
3. p38 同種型 - 與 JNK 類似，充當類似於其他激酶的訊號通路。它們與細胞凋亡（如 JNK）和細胞分化有關。這些同種型響應的某些因素包括細胞因子、應激刺激、紫外線照射、熱休克和滲透休克。
4. ERK5（MAPK7）- 進一步執行細胞增殖，並被生長因子和應激刺激啟用。已發現這種激酶在心血管發育和神經分化中起關鍵作用。此外，與 ERK1/2 相比，它具有獨特的特性，包括其羧基末端半部分，它具有不同於 ERK1/2 的獨特功能。
5. ERK3/4，也稱為 MAPK6（ERK3）和 MAPK4（ERK4）- 這些被認為是胞質蛋白，它們結合、轉運並最終啟用 MK5。此外，ERK3 和 4 的穩定性不同，ERK4 比 ERK3 更穩定。
6. ERK7/8（MAPK15）- 它與其他通路類似，即它被各種條件和分子啟用，從而導致訊號傳導。與 ERK3/4 的相似之處在於，它也包含一個長的 C 末端。
每個受體都必須受到調節，以使細胞正常運作。一個受體的過度啟用可能會導致對其他訊號的反應受到阻礙。因此，RTK 必須在某個時間點被失活。細胞使用兩種機制來失活受體：去磷酸化和內吞作用內化。去磷酸化是磷酸化的逆反應，使訊號停止傳遞。內吞作用內化是指受體被轉移到細胞質中以被降解。
1.) 在訊號分子結合之前，受體充當稱為單體的單個單位。這些單個單體單位中的每一個都具有細胞外配體結合位點、膜中的 α-螺旋、配體結合位點以及具有許多酪氨酸氨基酸的細胞內尾部。單體在與結合到其配體結合位點的訊號分子發生反應之前處於非活性狀態。
2.) 配體結合位點易於結合各種訊號分子，導致兩個受體單體協同工作，形成稱為二聚體的複合物。這個過程稱為二聚化。
3.) 二聚化過程激活了每個單體的酪氨酸激酶區域。這兩個酪氨酸激酶都從 ATP 分子中新增一個磷酸基團到另一個單體尾部的酪氨酸上。
4.) 在此過程之後，受體完全被啟用，然後被細胞內特定的中繼蛋白識別。每種蛋白都與特定的磷酸化酪氨酸結合，導致結構改變，從而啟用結合的蛋白。這些啟用的蛋白中的每一個都觸發一個轉導通路，導致所需的細胞反應。 [1]