FAK为
英文单词Focal Adhesion Kinase的缩写,中文名称为局部
粘着斑激酶,是一种
酪氨酸激酶,据研究表明,它在
肿瘤向恶性侵袭表型演进的过程中起着重要的作用,因此,在理论上阻断FAK的表达就有可能达到抑制
肿瘤细胞侵袭转移发生的目的。该物质已经得到多方专家的关注。
概念
肿瘤细胞的
侵袭性生长是一个多步骤的复杂过程,有多种
生物化学因子参与其中。肿瘤细胞必须黏附于
细胞外基质,通过促进依赖于
PTK激酶活性的细胞外基质信号转导,进而影响细胞的黏附、运动与迁移。局部
粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)介导的信号转导系统就是其中最为重要的细胞
信号转导途径之一。
研究发现
FAK与
肿瘤侵袭转移的高度
相关性已在一些研究中得到证实,因此以FAK为线索探讨
信号转导通路阻断与
肝癌侵袭转移间的关系将为进一步阐明肝癌侵袭转移的分子机制,探索提高肝癌
防治效果的方法及途径提供有价值的理论指导。
研究发现FAK表达或活性阻断使
细胞增殖受到显著抑制,这种抑制主要体现在G2/
M期细胞比率的增加及
S期细胞比率的下降。G2/M期是
细胞周期的一个重要的调控点,是S期细胞完成了
遗传物质的复制准备进入有丝
分裂期的阶段,G2/M期的阻滞将使细胞进入M期减少,从而
抑制细胞的增殖。除在G2/M期受阻外,对FAK表达的干预使Bel 7402肝癌
细胞株在G0/
G1期的比例也有所增加,虽然这种增加不如G2/M期增加明显,但也表明对FAK的干预还有可能通过干扰细胞向S期过渡,进而抑制细胞的过度增生。
研究还发现FAK表达的阻断使
细胞凋亡的发生显著增加,反义转染组细胞凋亡
发生率是
对照组的15倍,差异非常明显。对细胞凋亡的这种
促进作用在
细胞周期检测中也同样得到了证实,在相应的细胞
周期图上均可观察到显著的细胞凋亡峰。说明FAK在细胞凋亡的发生、发展过程中同样发挥着重要的作用,FAK表达阻断能够显著促进细胞凋亡的发生。
粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)是
整合蛋白介导的信号转导中的重要成员,有
酪氨酸蛋白激酶活性,并可自身磷酸化;具有类似FAK作用的FAK家族新成员不断发现。新近发现FAK可抑制
细胞凋亡,FAK本身是胱冬
肽酶(
caspase)的底物。作为
信号分子的FAK,还与细胞内其他信号转导通路存在
串话(crosstalk),直接参与了细胞多种功能的调节。
近代发展
近代
细胞生物学的发展,早已认识到细胞粘附不单纯是机械连接,但它所涉及的复杂信号转导近十年才有所了解。在研究
细胞表面粘附分子种类、结构及可能作用的基础上,探讨这些粘附分子所介导的信号转导过程已成为
信息传递领域的新热点。整合蛋白(integrin)是广泛存在于各种
哺乳类动物细胞的主要粘附分子之一,它引起细胞与基质成分粘附而介导的信号转导,特别是胞内第一个信号分子——粘着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)的研究倍受重视,现已初步了解整合蛋白介导信号转导的主要信号分子及其
网络结构,特别是FAK的
分子结构。
FAK本身是一个分子量为125kD的
酪氨酸激酶,它缺乏跨膜区,似乎是一个纯粹的细
胞质酪氨酸激酶,但又不含胞质酪氨酸激酶和其他
生长因子受体作用
蛋白质常有的SH2和SH3结构域,可见FAK结构之特殊性,其归类还悬而未决。已发现FAK分子中397和925位的酪氨酸
残基可被
磷酸化,其活性随整合蛋白在
细胞膜表面聚集而升高。这种整合蛋白诱导的FAK磷酸化主要依靠β
亚基的胞内结构域,也即整合蛋白成簇排列后,其β亚基胞内结构域的信息使FAK激活。此外,瞬间
Ca离子浓度升高及
PKC活性升高也可协助促成FAK磷酸化而活化。FAK邻近
C端有一序列能与聚焦粘附部位趋近,称聚焦粘附靶标(focal adhesion targeting,FAT)序列,
桩蛋白(paxillin)也与FAK中C端的一个序列结合。而在
体外实验中FAK邻近
N端的序列可与数种
整合蛋白β亚基胞内
结构域的人工合成肽结合。这些结合都使FAK分子与聚焦粘附部位接近。然后FAK分子中磷酸化酪氨酸位点与含
SH2结构域(即Src同源序列2,能专一地与蛋白质中含磷酸酪氨酸的
模体结合)的胞内蛋白质结合。通过这些复杂的相互作用,以FAK为中心的整合蛋白介导信号转导得以起始。
相关对比
FAK和细胞凋亡
尽管FAK的确切功能尚不清楚,但若干实验均提示FAK可能有两个作用,一是在
细胞铺展和移动时,FAK参与
粘着斑形成和调节;二是FAK参与信号转导过程,以告知
细胞核其细胞已锚定了。近年有关FAK在
细胞凋亡中的作用也已肯定。
细胞粘附阻止
凋亡,细胞凋亡时出现诸如细胞皱缩、
染色质固缩并产生细胞与
胞外基质(
ECM)或细胞间粘附的解离等生物学特性变化,同样破坏ECM、减少
细胞表面粘附分子或解除细胞粘附,都可引起不同程度细胞凋亡,这被称为
失巢凋亡(anoikis),充分说明细胞粘附可阻止细胞凋亡。可见许多细胞生物学特性的呈现是以细胞锚定依赖(anchorage dependent)为基础的。我们观察到,将整合蛋白α5β1
基因转染至人肝癌细胞,使其过量表达,结果较对照组细胞更易发生凋亡。这说明锚定依赖增强的细胞,若失去粘附,其凋亡也加速。
FAK参与抑制
细胞凋亡,人们发现多种肿瘤细胞中FAK活性显著增加。这种FAK活性上升是否与肿瘤细胞凋亡受阻有关,引起了关注。去除细胞粘附可
间接抑制FAK活性,进而诱导细胞凋亡。最近应用阻断FAK参与粘着斑作用方法,
直接证明了FAK参与
抑制细胞凋亡。按FAK分子中一段能与整合蛋白β1亚基C端结合的顺序,人工合成一个
竞争性多肽,或制备抗FAK分子中粘着斑靶标(focal adhesion targeting,FAT)序列的
单抗,分别将二者用
微注射技术引入
成纤维细胞,即竞争性多肽占领整合蛋白β1亚基C端,FAK不能参与下游信号转导,最终都导致
细胞凋亡。这说明即使细胞发生粘附,粘着斑也存在,只要胞内FAK功能被阻断,细胞同样发生凋亡。此外用转染技术使细胞过表达FAK,也直接证明了FAK可抑制细胞凋亡。总之,细胞锚定依赖是细胞生存并逃逸凋亡的条件之一,其中包括细胞粘附、粘着斑形成、FAK激活、FAK下游信号进一步转导直至细胞核等一系列复杂过程,因此设法抑制肿瘤细胞FAK活性,将是治疗肿瘤的又一新探索途径。
FAK与胱冬肽酶
众所周知,
细胞凋亡是一个主动的、细胞本身所固有的死亡现象,涉及许多基因的表达和激活一系列的
蛋白水解酶即胱冬肽酶(caspase),瓦解细胞成
凋亡小体,最终被
吞噬细胞吞噬。目前确认的胱冬肽酶底物有DFF蛋白、Bcl2、Rb蛋白等。最近发现FAK也是胱冬肽酶底物。用
TNF-α家族成员Fas或Apo-2L诱导T细胞和
肺癌细胞凋亡时,发现活化的胱冬肽酶可水解FAK。Apo-2L诱导T细胞凋亡2h时,FAK即被水解释放出85kD的FAK片段,4h释放出77kD的FAK片段,24h时85kD片段消失,77kD仍存在,此种FAK的水解可被
半胱氨酸蛋白酶抑制剂阻遏。在体外,进一步观察到FAK对各种胱冬肽酶的
敏感性是不同的。胱冬肽酶3和7能水解FAK并产生85kD片段但不产生77kD片段;而胱冬肽酶6仅能水解FAK产生77kD。所以在凋亡的不同时相,多种胱冬肽酶作用于FAK,以去除FAK抑制凋亡的作用,使细胞最终凋亡。可见,FAK活性的调控直接影响
细胞凋亡,是细胞凋亡研究中又一值得重视的环节。
人们早已注意到ECM结合细胞后所引起的促进细胞铺展、移动、增殖和分化等细胞生物学变化,与其他若干细胞因子或
生长激素所诱导的细胞生物学功能变化有许多相同之处。那么,一个信号的转导与另一个信号转导,在胞内是否存在交叉以加强
生理效应,一直受到科学家的关注。就细胞因子的信号转导途径来说,主要有
JAK-STAT途径、PI3K-C-myc途径和
RAS-MAPK途径等。而ECM-整合蛋白介导的,FAK参与的信号转导途径主要是RAS-MAPK途径,因此二者信号转导有交叉的可能,也即人们所说的串话。新近在
JAK-STAT和PI3K-C-myc途径中也发现串话,这使原本复杂的
信号转导网络更显得纵横交叉串话频频。
FAK和JAK
已知
生长激素(GH)作用于受体后,使受体二聚化,同时受体与相邻的
JAK激酶相互活化,活化的JAK可以使
STAT磷酸化,磷酸化的STAT进一步形成同源或
异源二聚体,然后转位至核内,作用于特定的
DNA序列影响
基因转录。根据GH有促进
细胞骨架分子--
肌动蛋白重排(reorganization)、细胞趋化、移动等作用,有人就提出GH和ECM-整合蛋白信号转导可能存在串话。确实在CHO中发现了二者的串话。GH可使FAK发生酪氨酸磷酸化,磷酸化FAK使桩蛋白和
张力蛋白磷酸化。深入研究发现FAK活化仅依赖GH受体一个亚基的
脯氨酸富集盒1,FAK与JAK2结合,但FAK的位置是在JAK2的下游。有趣的是,GH介导STAT5转录活性作用并不需要FAK参与,看来FAK并不是GH受体和ECM-整合蛋白通路的交汇点,但可肯定的是FAK是JAK通路中的新成员。因此不难想象,GH的广泛生理作用与GH信号藉各种不同的信号分子和通路以扩大效应和功能不无关系。除GH外,HGF、
PDGF等均可诱导FAK的酪氨酸磷酸化,可见这种串话的
普遍性。与GH不同,
胰岛素或
类胰岛素生长因子-1却使粘附的细胞中FAK去磷酸化,这是迄今为止发现的唯一能拮抗ECM-
整合蛋白介导信号转导的一类
细胞因子,也即负性串话。值得指出的是,若细胞处于非粘附状态即悬浮状态时,胰岛素起到相反作用--促进FAK磷酸化。
除FAK外,RAFTK也是串话的
作用点之一。在
Kaposi肉瘤细胞中,
血管内皮生长因子(VEGF)、
bFGF、IL-6和TNF等
细胞因子都可使RAFTK发生酪氨酸磷酸化而激活,继而增加磷酸化RAFTK与桩
蛋白结合,使信号转至下游。RAFTK的串话为细胞因子所结合的受体酪氨酸蛋白激酶与
细胞粘附分子转导信号所涉及的胞质酪氨酸蛋白激酶存在相互作用,提供有力佐证。
FAK和PI3K
细胞内信号转导网络错综复杂,PI3K是其中的重要信号分子之一。它所参与的过程复杂而繁多,近年来发现PI3K涉及GH和胰岛素的信号转导,证实PI3K受
胰岛素受体底物1(
IRS1)调控。PI3K与ECM-整合蛋白介导信号转导的关系也逐渐了解。
体内实验发现细胞粘附时PI3K的p85亚基酪氨酸发生磷酸化,在体外FAK可使此亚基磷酸化,可见PI3K是FAK的又一底物。PI3K激活的结果是在
质膜上产生
第二信使PIP3,PIP3与细胞内含有
PH结构域的
信号蛋白Akt和PDK1(phosphoinositide dependent kinase-1)结合, 促使PDK1磷酸化Akt蛋白的Ser308导致Akt的活化。Akt还能通过PDK2(如
整合素连接激酶ILK)对其Thr473的磷酸化而被激活。活化的Akt通过
磷酸化作用激活或抑制其下游靶蛋白Bad 、Caspase9、
NF-κB、
GSK-3、FKHR、 p21Cip1和p27 Kip1等, 进而调节细胞的增殖、分化、凋亡以及迁移等。PDGF作用细胞时产生FAK磷酸化的同时,也使PI3K发生酪氨酸磷酸化,深入研究FAK-PI3K作用后的
下游过程是彻底阐明有关串话全过程的关键所在。有如此之多的细胞因子与整合蛋白的信号转导发生串话,充分说明外界多因素调控细胞生物学特性时,可通过协同或拮抗来达到最终的效应,也是细胞对外界作出的综合反应。
特征值描述
根据《
建筑地基基础设计规范》(
GB5007—2011)中规定
地基承载力的特征
值用fak来表示。
相关:据《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7—74)定义地基承载力容许值用【R】表示;据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)定义
地基承载力标准值用fk表示。
FAK:在外贸环境中的意思
FAK也是外贸中常见的缩写。它的全称是for all kind。常出现在运价表中,代表适应所有货物。