学懂通路第二期生长因子与受体酪氨酸激酶

导读

上一期我们讲到RTKs的分类、结构功能，并以一个重要的家族—表皮生长因子受体（EGFR）家族RTK为例，阐述配体和受体的结合方式（学懂通路第一期）。本期我们对其他家族的RTKs进行概述。

01

血小板衍生生长因子(PDGF)受体及相关受体家族

上图是血小板衍生生长因子（PDGF）受体家族配体与受体激活模式示意图。目前鉴定出能够激活PDGFR的配体主要有四种：PDGFA、PDGFB、PDGFC与PDGFD。它们通过二硫键形成具有活性的同源二聚体(AA,BB,CC、DD)以及异源二聚体（AB）。当二聚体配体与受体结合后，引起受体不同亚型（PDGFR-α,PDGFR-β）的二聚化（αα,ββ，αβ），进一步将信号传递到细胞内，引起胞内效应产生。

研究发现，PDGF与肿瘤发生生长过程关系密切，尤其是能够促进肿瘤血管生成。PDGFR通路与另一种肿瘤血管生成有关的信号通路—VEGFR通路关系密切。涉及PDGFR的药物大多为双靶点或多靶点，例如Sunitinib、Axitinib、Cediranib。

此外，除了上述PDGF的受体（PDGFR-α,PDGFR-β）外，本家族还包括SCF、Flt-3LG和M-CSF/IL-34的受体（参见上期表1）。

SCF：StemCellFactor干细胞因子，也称作：KITLG(即：KIT配体)；受体为：KIT/SCFR；

FLT3LG:FMSliketyrosinekinase-3ligand，FMS样酪氨酸激酶3配体；受体为FLT3；

MCSF:巨噬细胞集落刺激因子（MCSF）和白介素-34(IL34)受体均为CSF1R；

02

血管内皮生长因子（VEGF）受体家族

血管内表皮生长因子（VEGF）主要由VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盘生长因子PGF/PIGF等5个成员组成（VEGFE和VEGFF是蛇毒来源，此处不作论述）。而血管内表皮生长因子受体（VEGFR）包括三种类型：VEGFR1,VEGFR2及VEGFR3。

VEGF与VEGFR的主要作用模式如上图所示。其中VEGFR-2主要表达在血管内皮细胞，是VEGF的主要受体，VEGFA/VEGFR-2是诱导血管生成的最主要通路。由于肿瘤细胞生长代谢旺盛，需要通过新生血管供应能量，因此靶向VEGF/VEGFR通路是一种抑制肿瘤生长的思路。

前面我们也提到，很多RTKs通路之间存在交叉，VEGFR也不例外。目前FDA批准的涉及VEGFR靶点的药物均为多靶点药物：分别为midostaurin（急性髓细胞性白血病、肥大细胞白血病）、lenvatinib（分化型甲状腺癌）、nintedanib（特发性肺纤维化）、axitinib（肾细胞癌）、regorafenib（结肠直肠癌、肺细胞癌、胃肠道间质瘤）、cabozantinib（肾细胞癌、肺细胞癌、髓甲状腺癌）、ponatinib（慢性粒细胞性白血病、急性淋巴细胞性白血病）、vandetanib（甲状腺癌）、pazopanib（肾细胞癌、软组织肉瘤）、sunitinib（肾细胞癌、胃肠道间质瘤、胰腺神经内分泌肿瘤）和sorafenib（甲状腺癌、肾细胞癌）。

针对VEGF的单抗也已经批准上市，例如:贝伐珠单抗（Bevacizumab）能够高亲和力且特异性地结合VEGF，抑制肿瘤血管增生的作用，获批上市用于转移性结肠癌治疗。

03

胰岛素受体（INSR）家族

胰岛素受体家族包括胰岛素受体(insulinreceptor，INSR)，胰岛素样生长因子受体(insulin-likegrowthfactorreceptor，IGFR)，胰岛素受体相关受体(insulinreceptor-relatedreceptor，INSRR)。胰岛素受体家族成员可以与各自的配体：胰岛素(Insulin，INS)、胰岛素样生长因子(IGF-1或IGF-2)结合发挥激酶作用。

配体INS、IGF1、IGF2与不同受体之间的作用模式图如上图所示。根据组织特异性，胰岛素受体（INSR）有A和B两种亚型，IGF-2和INS能够与许多上皮组织表达的INSR-A受体结合（诱导同源二聚化或与INSR-B异源二聚化)，促进细胞生长；而INSR-B是一种高度特异性的胰岛素受体，主要在INS敏感组织中表达，只有INS能够诱导INSR-B同源二聚体的产生，调节葡萄糖稳态。此外，IGF1和IGF2能够诱导IGF1R的同源二聚化，也可以诱导INSR（A或者B）与IGF1R的异源二聚化。

写到这里肯定有读者要问：有没有IGF2R？其实是有的，但是IGF2R结合IGF2之后，并不能转录信号，反而引起通路抑制，因此我们这里就不提了。研究表明，INSR-A和IGF1R在肿瘤细胞高表达；PI3K途径（第四期介绍）是INS、IGF激活相应受体下游的主要通路。反之，IGF2R则表现出肿瘤抑制的功能。

04

成纤维细胞生长因子（FGF）及其受体

成纤维细胞因子家族一共有18种细胞因子，而与之对应的是4种成纤维细胞因子受体（FGR1、FGR2、FGR3、FGR4）。FGF-FGFR的主要功能是将FGF信号转导到RAS-ERK和PI3K-AKT等途径的信号级联放大。

FGR1、FGR2、FGR3都存在两种b、c亚型，在间质(结膜)组织或上皮组织表达。简易的作用模式图如上图，图中仅展示了7种FGF。

FGFR的功能异常在多种肿瘤中发现，其中基因扩增、基因突变以及染色体重排是导致FGFR异常激活的主要原因。目前，单一针对FGFR的抑制剂很少，大多是多靶点抑制剂。

05

肝细胞生长因子(HGF)和c-MET受体

肝细胞生长因子(HGF)主要通过细胞膜上的特异性受体c-MET发挥生物学作用。c-MET是原癌基因c-MET编码的具有自主磷酸化活性的跨膜受体，由50KD的α亚基和KD的β亚基组成的异二聚体。HGF具有两个c-MET受体结合域，其前体经蛋白水解酶水解作用产生活性形式。成熟的HGF分子由分子量为96KD的α链和分子量为34KD的β链组成。

HGF是由间质细胞分泌，但c-MET受体却主要在上皮细胞表达，故认为HGF是上皮-间质相互作用的介质。细胞癌变的一个典型标志是出现上皮-间质转化，而c-MET被认为在其中起到了关键驱动作用。

研究发现，由于c-MET基因扩增、突变、染色体重排等导致c-MET在多种肿瘤中异常表达，而c-MET的不适当激活促进细胞增殖、细胞运动、侵袭性和血管生成，并与更具侵袭性的表型和较低的生存率相关。

06

胶质细胞神经营养因子(GDNF)和RET受体

胶质细胞神经营养因子（GDNF）家族包括neurturin、persephin、artemin及GDNF四个成员。GDNF能够被胞外蛋白GFRα1/2/3/4特异性地结合,但由于GFRα1/2/3/4缺乏跨膜和胞内结构域，无法单独完成信号传导。因此，GFRα通过促进RET蛋白受体的磷酸化并使RET进入激活状态，激活下游通路。RET是由c-RET原癌基因编码的一种受体酪氨酸激酶，磷酸化的RET激活其下游的丝裂原活化蛋白激酶MAPK、P13激酶等，导致一系列胞内途径的激活，从而发挥GDNF家族神经营养因子的生理功能。

RET的突变与II型多发性内分泌肿瘤相关，甲状腺髓样癌（MTC）中可观察到RET基因的突变，突变形式主要是点突变。总的来说，RET基因突变比较低频，主要的突变形式是与其他基因发生融合。

07

间变性淋巴瘤激酶受体（ALK）和白细胞受体酪氨酸激酶受体(LTK)

ALK(间变性淋巴瘤激酶)和LTK(白细胞受体酪氨酸激酶)，最早是在淋巴瘤中被发现。在大部分正常细胞中ALK呈非活化状态，当ALK基因发生突变，常导致蛋白异常活化。ALK激活突变主要发生在神经母胶质瘤（neuroblastoma）中，在甲状腺癌、肺癌等肿瘤中也能检测到ALK激活型突变。

由于没有鉴定出ALK的配体，长久以来ALK一直是一个孤儿受体（orphanreceptor）（曾有研究人员鉴定出Pleiotrophin(PTN)和Midkine(MK)可以与ALK结合，但是争议很大）。年1月，耶鲁大学医学院药理学系主任JosephSchlessinger的研究团队在science发文称：herparin（肝素）是ALK真正的受体。

目前已经上市的ALK小分子抑制剂包括1代的克唑替尼（Crizotinib）；2代的塞瑞替尼（Ceritinib）、阿来替尼（Alectinib）、布加替尼（Brigatinib）；以及3代的劳拉替尼（Lorlatinib）。国产的2代药恩沙替尼（Ensartinib）也已经在去年上市。

08

血管生成素(ANG)和TIE受体

血管生成通过人体中存在的诸多互补和复杂的信号途径调节的。其中主要的三条通路有：血管内皮生长因子(VEGF)-血管内皮生长因子受体(VEGFR)、血管生成素(ANG)-TIE2轴和DLL4-Notch通路。

ANG家族是唯一既含激动作用又含抑制作用的促血管生成因子，包含ANG1,2和4三个成员，通过诱导内皮细胞上的酪氨酸激酶受体TIE-2同源二聚化，参与血管生成；同时，ANG-2也可以通过诱导TIE-1、TIE-2异源二聚化，从而抑制血管生成。

09

肝配蛋白（Ephrins）及EPH受体

促红细胞生成素产生肝细胞受体(Eph)及其配体ephrins作为酪氨酸蛋白激酶受体家族最大的亚群，在细胞黏附、定位、迁移和分化过程中起关键作用。

Ephrins可分为A、B两类，对应两类EPH受体，其相互作用模式目前还未完全研究清楚。EPH受体介导的分子内信号传递主要由细胞内酪氨酸激酶ABL及RhoGTP酶的鸟苷酸交换因子介导，对细胞的增值/迁徙产生激活或抑制作用。

10

神经营养酪氨酸激酶受体（NTRK）/原肌凝蛋白受体激酶(TRK)

Tropomyosinreceptorkinase（原肌球蛋白受体激酶，TRK），也称作Neurotrophinreceptorkinase（神经营养受体酪氨酸激酶，NTRK），是一类受体酪氨酸激酶家族，包括分别由NTRK1、NTRK2和NTRK3基因编码的TrkA、TrkB和TrkC三种受体。在健康组织中，NTRK与神经生长因子（NGF）等配体组成的通路参与神经系统的发育和功能以及细胞存活，在健康组织中起重要的作用。

在某些情况下，NTRK基因与一个不相关的基因融合，导致Trk信号不受控制地激活，从而导致癌症发生。在常见的癌症如肺癌，乳腺癌，结直肠癌中，只有1%~5%的患者存在NTRK基因融合，而一些罕见的癌症，比如婴儿纤维肉瘤和分泌型乳腺癌，存在NTRK融合的频率却高达90%~%。针对NTRK融合突变上市的药物及在研的药物临床效果显著，因此NTRK也称为“钻石”基因。

目前，全球上市的用于治疗NTRK融合基因实体瘤的药物有两个，分别是拜耳/LOXO的拉罗替尼（年11月被FDA批准上市）以及罗氏的恩曲替尼（年8月被FDA批准上市）。

11

TAM受体

TAM受体包括三个成员，即：TYRO3、AXL和MERTK受体。与之对应的是两个配体：GAS6和PROS1。该受体家族的基因最初从白血病细胞中克隆出来的，并被认为是原癌基因，其表达水平与实体肿瘤，尤其是胶质母细胞瘤的恶性程度有关，但未发现基因突变或重排。

12

盘状结构域受体（DDR受体）

盘状结构域受体（discoidindomainreceptors,DDRs）是一种受体型蛋白酪氨酸激酶，包括DDR1和DDR2，该类蛋白的胞外结构域上含有一个类似于盘基网柄菌凝集素盘状结构域1的结构，也称盘状结构域（DR区）；其次，在DR区与跨膜区之间有很长的近膜区（JM区）。

DDRs在人和小鼠组织中表达广泛，能与多种胶原蛋白特异性结合并被激活,参与多种疾病过程,如肿瘤、炎性反应和纤维化的发生发展。

13

受体酪氨酸激酶样孤儿受体（ROR）

受体酪氨酸激酶样孤儿受体（ROR）家族包括ROR1、ROR2两个受体，与核受体中的ROR家族不同，ROR是一类膜受体，由于ROR蛋白最初发现时配体未知，所以被定义为孤儿受体。有研究表明：ROR1通过识别WNT蛋白介导的非经典WNT信号通路传递，在多种生理过程中发挥重要作用，包括调节细胞分裂、增殖、迁移和细胞趋化等。

14

ROS受体

ROS受体是由原癌基因c-ROS编码的受体酪氨酸激酶，其配体未知。ROS基因重排在胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌等多个恶性肿瘤中发现，导致激酶持续激活，上调多种下游信号通路，导致细胞持续增殖生。此外，ROS基因还与多个基因发生融合突变。

参考文献：

[1]Robert,Jacques.TextbookofCellSignallinginCancer[M].SpringerInternationalPublishing,.

[2]WagenerC,StockingC,O.Müller.CancerSignaling-FromMolecularBiologytoTargetedTherapy[M]..

[3]AmandaH.Cancercellsignalling[M].WileyBlackwell,.

部分信息图片来源于网络，侵权联系后台删除。

下期预告

第三期：MAPK通路；

第三期：PI3K通路；

感谢支持，欢迎“分享”和“点赞”