AP-1复合体

AP-1复合体

一、AP-1

Fos 家族和 Jun 家族相互作用形成同源或异源二聚体，称为 AP-1（activator protein-1，转录激活蛋白-1），是转录因子的典型代表。 

• Fos 蛋白家族包括 c-Fos、Fos-B、Fra-1、Fra-2；
• Jun 蛋白家族包括 c-Jun、Jun-B、Jun-D。 

1、共有结构

两个家族的一级结构均具有一个保守的亮氨酸拉链（leucine zipper）结构：在 30 个拉链的氨基酸组成的 α 螺旋中，每 7 个氨基酸残基重复出现一个亮氨酸残基，N 端富含一个碱性氨基酸伸展，故又称碱性拉链（basic zipper，bZIP ），含有这一结构的蛋白质又称 bZIP 蛋白家族。

• 亮氨酸拉链是形成二聚体的界面，其结合是通过两性 α 螺旋中亮氨酸重复区疏水性相互作用；
• 碱性区则是结合 DNA 所必须的结构域（DNA-binding domains）。 

2、AP-1位点

AP-1 识别 DNA 上一段短的核酸序列 TGACTCA，称为 AP-1 位点，又称为 TRE（TPA response element， TPA反应元件）。

• CRE（cAMP response element，cAMP反应元件）的序列为 TGACGTCA，与 TRE 仅一个碱基之差。CRE 受 PKA 信号通路调节，TRE 受 PKC 的信号通路调节。因此，PKA 的信号通路和 PKC 的信号通路可能在核转录调控位点形成信号的“串话”（ cross-talk） 或“噪音”（ signal noise） 。

结合于 DNA 的转录因子二聚体 AP-1 具有激活基因转录的功能，这一功能是由转录因子反式激活结构域 （transactivating domains）与基因的转录起始复合物相互作用完成的。

二、Jun家族

Jun 蛋白可形成同源二聚体，但 Fos 只能与 Jun 形成异源二聚体，异源二聚体较同源二聚体的稳定性高，刺激基因转录的作用也较强。 另外，Jun 和 Fos 尚可与具有同样的亮氨酸拉链结构的蛋白家族CREB 和 ATF 等结合，这些结合无疑地将影响 AP-1 的转录活性。

家族间或不同家族成员相互作用，形成不同的二聚体，可结合于 DNA 的 AP-1 位点，但可产生不同甚至相反的转录效应。

• Jun-B 可分别与 c-Fos 和 c-Jun 形成异源二聚体；
• Jun-D 的转录激活作用仍不清楚，但 Jun-D 可阻断 c-Jun 的转录激活作用
• c-Jun/CREB 二聚体结合于 CRE 序列而不是 AP-1 序列，所以 c-Jun 可能对含有 CRE 和 AP-1序列的基因均有调节作用。
• Fra（Fos-related proteins，Fos 相关蛋白），包括Fra-1、Fra-2、Fos-B，均可与 Jun 形成异源二聚体，结合于 AP-1 增强子元件，但它们是作为转录激活子还是阻遏子尚不清楚。

三、AP-1的调节机制

AP-1 活性的调节是多层面的。Fos 和 Jun 蛋白表达的量、AP-1 二聚体的不同组合方式、 复合物的稳定性、其它 bZIP 家族的作用、转录因子的 DNA 结合活性、对转录因子反式激活结构域活性的调节，均可明显影响 AP-1 的活性。 磷酸化调节是 AP-1 活性调节的一个重要方式。 

1、c-Jun

c-Jun 有5个主要的磷酸化位点：

• 位于 N 端激活结构域有两个磷酸化位点，即 Ser63、Ser73，其磷酸化是 c-Jun 反式激活的重要条件，二位点的同时磷酸化是 c-Jun 最大活性所必须的；
• 位于 C 端近 DNA 结合结构域有 3 个组成型磷酸化位点，即 Thr231、Ser243、Ser249，可抑制DNA 的结合活性。

JNK 是 c-Jun 磷酸化调节的一个重要因素，是MAPKs 家族中唯一能够有效磷酸化 c-Jun Ser63 和 Ser73 位点的蛋白激酶，Ser73 受磷酸化的程度较 Ser63 更大。JNK2 较 JNK1 对 c-Jun 的亲和力高，是 c-Jun 更有效的激酶（JNK 的激活见帖：JNK信号通路）。 JNK 对野生型 c-Jun 的磷酸化仅局限于 Ser63 和 Ser73，其过程为：

• 一旦 JNK 被激活，即转位入核，与 c-Jun 氨基端激活结构域形成一个短暂（transien ）复合物，JNK 锚定在 c-Jun 的 30~60 个氨基酸停泊位点上，提高了 JNK 靠近其底物的局部浓度；
• 然后 JNK 形成一个催化口袋对其底物进行磷酸化。JNK 对 c-Jun 的特异性磷酸化受 P+1 位点脯氨酸和羧基端带多个正电荷氨基酸残基的影响。

2、Jun-B、Jun-D

• Jun 家族中，只有 c-Jun 是 JNK 的有效底物。
• Jun-B 有一个相似的 JNK 停泊位点， 但 JunB 不被 JNK 磷酸化，其原因为 Jun-B 在 P+1 位点无脯氨酸。
• Jun-D 与 c-Jun 和 Jun-B 不同， Jun-D 不含有效的 JNK 停泊位点，但 Jun-D 的 磷酸化位点与 c-Jun 相似，在 P+1 位点有脯氨酸残基。Jun-D 可被 JNK 磷酸化，但 Jun-D 被磷酸化的程度较 c-Jun 小。 JNK 介导的 Jun-D 磷酸化，依赖于 Jun-D 与 c-Jun 或 Jun-B 形成异源二聚体，锚定在 Jun-D 的伴随蛋白上。

3、Ha-Ras

Ha-Ras 是诱导 c-Jun 活性提高的另一个重要因素。Ha-Ras 作用于 c-Jun 反式激活结构域，c-Jun 与 Ha-Ras 具有协同转化细胞的作用。Ha-Ras 对细胞的转化作用依赖于 c-Jun Ser63/73的磷酸化。 Ha-Ras 可能通过激活 PKC 刺激磷酸化酶使 c-Jun 羧基端去磷酸化，从而激活 c-Jun。c-Jun 组成型磷酸化可被 PKC、Ha-ras、v-sis 和 v-src 去磷酸化。

4、c-Fos

c-Fos 的磷酸化调节较为简单。 c-Fos Thr232 的磷酸化使 c-Fos 的转录活性明显提高。 c-Fos Thr232 不被 JNK1 或 JNK2 磷酸化，但可被一个新的 88kDa MAPK，即 FRK 磷酸化。 与 ERK 和 JNK 相似，FRK 是脯氨酸引导的激酶，其活性可被生长因子诱导。 

c-fos 基因转录被三体复合物因子（TCF）激活，而 TCF 是 ERK 的主要靶物质（见帖：Ras-Raf-MEK-ERK1/2信号通路）。

c-Jun 和 c-Fos 各自的磷酸化对复合物转录活性的贡献是相似的，提示二者的激活结构域均与转录机构直接相作用。

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参考文献

[1]曾锦章.细胞信号传导与转录因子AP-1活性的调节[J].国外医学.遗传学分册,1999(04):191-194.