STAT信号转导和转录

STAT（信号转导及转录激活因子）蛋白是潜在的细胞质转录因子，可将细胞表面细胞因子和生长因子受体的信号直接传递至细胞核。在受体相关Janus激酶（JAKs）对其进行磷酸化后，STAT蛋白会二聚化，进入细胞核，并激活靶基因，这使得JAK-STAT通路成为细胞生物学中最直接的信号转录通路之一。

Definition

STAT信号传导是一种通路，其中配体与细胞因子或生长因子受体结合，激活与受体相关的JAK酪氨酸激酶，后者磷酸化STAT蛋白；磷酸化的STAT蛋白二聚化，转位至细胞核，并结合特定的DNA元件以调节转录。

Scope

本条目涵盖JAK-STAT通路的结构、STAT蛋白的激活周期、它们在免疫和生长中控制的基因程序，以及该系统在疾病中如何被调控和失调。它是机制性参考材料，而非临床指导。

Core questions

• 缺乏内在激酶活性的受体如何将信号传递到细胞核？
• 不同STAT家族成员之间的特异性是由什么决定的？
• 响应后STAT活性如何关闭？
• 为什么持续的STAT激活与癌症和炎症相关？

Key concepts

• 潜在的细胞质转录因子
• Janus激酶（JAKs）
• 酪氨酸磷酸化和SH2结构域二聚化
• 核转位和DNA结合
• 干扰素和细胞因子信号传导
• SOCS和磷酸酶的负调控
• 癌症中STAT3的组成性激活

Mechanisms

细胞因子或生长因子结合其受体，使受体链聚集并激活其胞质尾部停靠的JAK。JAK磷酸化受体和募集的STAT蛋白上的酪氨酸残基。磷酸化的STAT蛋白利用其SH2结构域进行二聚化，转位至细胞核，并结合序列特异性反应元件以驱动靶基因的转录（Darnell et al., 1994）。该通路是细胞对干扰素和许多其他细胞因子作出反应的基础（Stark et al., 1998）。信号通过磷酸酶和作为反馈抑制剂诱导产生的SOCS蛋白终止。由于受体偶联激酶激活的相同逻辑是更广泛的生长因子信号传导的基础，JAK-STAT通常与受体酪氨酸激酶通路一起讨论（Lemmon & Schlessinger, 2010）。

Clinical relevance

STAT蛋白，特别是STAT3的异常、持续激活，在多种癌症中观察到，并将炎症与肿瘤生物学联系起来（Yu et al., 2009），而JAK-STAT组分的遗传缺陷会导致免疫缺陷。本条目总结了这些关联作为参考知识；它不提供诊断或治疗建议。

Evidence & guidelines

对STAT信号传导的理解建立在生化和遗传学研究的基础上，这些研究已在主要综述中进行了综合；该通路是参考科学，而非临床实践指南的主题。引用的综述总结了共识机制及其疾病关联。

History

JAK-STAT通路是在20世纪90年代早期通过研究干扰素如何诱导基因而发现的，这项工作确定了STAT蛋白是直接的核效应器，JAK是激活激酶。由Darnell、Stark、Kerr及其同事巩固的框架，很快从干扰素推广到广泛的细胞因子和生长因子。

Key figures

• James E. Darnell
• George R. Stark
• Ian M. Kerr
• Robert D. Schreiber

Seminal works

• darnell-1994
• stark-1998
• yu-2009

Frequently asked questions

STAT代表什么？

STAT代表信号转导及转录激活因子，这反映了同一个蛋白既能从受体传递信号，又能作为转录因子在细胞核中发挥作用。

JAK-STAT通路与具有许多中间步骤的通路有何不同？

它异常直接：转录因子本身在受体处被磷酸化，然后直接进入细胞核，中间没有冗长的独立信使级联反应。