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激酶受体与核内基因开关

在GPCR之外,还有两大策略。有些表面受体本身就是酶——受体酪氨酸激酶和JAK-STAT系统,由胰岛素、生长激素及许多生长信号使用。而脂溶性激素则一路抵达DNA,核受体在那里充当受激素控制的基因开关。

当受体本身就是酶:受体酪氨酸激酶

受体酪氨酸激酶(RTK)跳过了G蛋白这个中间人:受体本身就是酶。当激素结合时,两个受体半体配成对,彼此给对方加上磷酸——就像两个人握手并给对方盖章。这些磷酸印章成为停靠位点,招募一群信号蛋白,启动改变代谢和生长的级联。

最著名的例子是胰岛素。胰岛素的RTK引发一连串反应,其中之一是把葡萄糖转运体移到细胞表面,使细胞能摄取糖。许多生长因子也使用RTK,这就是为什么当这条通路因突变而卡在“开”的状态时,常成为癌症的驱动因素。

近亲:JAK-STAT

有些受体没有内置的酶,于是借用一个。在JAK-STAT通路中,受体紧贴着一个游离的激酶,叫JAK。激素结合使两个受体靠拢;它们的JAK彼此加磷,然后给一类叫STAT的蛋白盖章。STAT很特别:一旦被盖章,就径直走进细胞核,开启基因。这是一条从细胞表面到DNA的、出奇短的路径。

一路抵达DNA:核受体

脂溶性激素——类固醇甲状腺激素——穿过细胞膜,结合细胞内受体。激素-受体这一对成为核受体:一种抓住DNA上一段特定序列、即激素反应元件,并调高或调低附近基因的蛋白质。细胞的反应是制造更多(或更少)某些蛋白质。

这解释了类固醇和甲状腺效应缓慢却持久的特性。合成蛋白质需要数小时,一旦合成又会停留很久。它也解释了为什么这些激素能产生广泛而成套的改变——单个核受体可以切换数十个基因,重新调校一个细胞的整体行为,而不只是拨动某一种酶。

FOUR SIGNALING STRATEGIES, SIDE BY SIDE

 GPCR          : hormone -> G protein -> second messenger -> response   (sec-min)
 RTK           : hormone -> receptor IS the kinase -> cascade           (min)
 JAK-STAT      : hormone -> borrowed JAK -> STAT -> nucleus -> genes     (min-hr)
 NUCLEAR RCPTR : hormone -> into cell -> bind DNA (HRE) -> genes         (hr-days)
四条路径中的三条已经摆出来了。更深的问题——一个微弱信号如何变成响亮反应——是下一篇的内容。