细胞信号与通讯

磷酸化级联(phosphorylation cascade)

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想象一排多米诺骨牌,只不过每一块都比前一块大得多。第一块小小的骨牌很容易被推倒——但它倒下时会撞倒一块更大的,那块又撞倒更大的,直到最后一块大得惊人。最初一个小小的推力,结尾是一场巨大的崩塌。磷酸化级联就是这样一排由酶搭成的、越来越大的多米诺骨牌,一个被开启的激酶开启下一个,而每一层都把信号放大。

磷酸化级联是一连串蛋白激酶,其中每一个活跃的激酶都对下一个排队的激酶进行磷酸化——从而把它激活,被激活的那个又激活再下一个。由于每个激酶都是一种酶,它在自己关闭之前可以磷酸化许多份下一个激酶。于是数量在每一步都成倍增加:一个活跃的激酶激活十个,那十个激活一百个,依此类推。细胞正是这样把表面一个微弱的信号,变成深处一个强有力的反应,而且这给了好几个位置,可以让信号被调节、与其他输入整合、或被关闭。

级联之所以重要,是因为它们既是细胞的放大器、又是它的决策电路,二者合而为一。区区几个被激活的受体,最终可以改变数以百万计的分子;而由于中间有好几个接力步骤,细胞可以要求不止一个输入信号才让整条链发动——这是一种内置的、避免对噪音作出反应的办法。最著名的例子就是MAP激酶通路。一个常见的误解是以为步骤越多只意味着信号越慢;其实这些额外的步骤不是浪费时间的拖延,恰恰是放大、控制和决策发生的地方。

单单一个生长因子结合一个受体,就能通过一条多步骤的激酶级联,最终激活数以百万计的分子,并开启用于细胞分裂的基因。正是这条级联,使得如此微小的外界信号能够重塑整个细胞。

每一步都把信号放大,于是一个微小的输入变成一个巨大的输出。

级联中的额外步骤不是浪费时间的拖延——它们恰恰是信号被放大、多个输入被整合、以及细胞能把整条链关闭的地方。

又称
kinase cascadesignaling cascade激酶级联反应