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MEKK2/3 是由 MAP3K(mitogen-activated protein kinase kinase kinase)家族的Map3k2/3基因所编码的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。MEKK2的激酶活性结构域氨基酸序列和MEKK3的激酶活性结构域氨基酸序列具有93%的相似性,因而在很多文献报道中被作为共同的研究对象。作为MAPK酶联反应的第一级关键激酶,MEKK2/3的激活受到外界信号分子和环境压力等的调控,其中信号分子包括FGF2(fibroblast growth factor 2)、EGF(epidermal growth factor)等生长因子和TNFα(tumor necrosis factor α)、IL-1β(interleukin-1 β)等炎症细胞因子;环境压力包括渗透压、紫外线照射、热击等。Hedgehog信号通路调控细胞的增殖、分化和组织器官发育等过程,在胚胎发育中起着关键性的作用。在成体组织中,Hedgehog信号通路在干细胞分化、组织损伤修复、肿瘤的发生发展等方面也有着重要的功能。GLI1(glioma-associated oncogene 1)作为Hedgehog信号通路的转录因子及靶基因,其异常的活化会导致许多常见肿瘤发生,如基底细胞癌、髓母细胞瘤、乳腺癌等,因此找到调控GLI1乃至整条信号通路的关键蛋白对相关肿瘤的临床治疗具有十分重要的理论指导意义。我们通过荧光素酶报告系统对近500个激酶进行了筛选和分析,发现MEKK2和MEKK3能大幅度降低GLI1的转录活性,且在功能上抑制髓母细胞瘤细胞系Daoy细胞的生长。在肿瘤形成实验中,我们将MEKK3过表达的Daoy细胞和Mekk2/3双敲除的Daoy细胞分别注射到裸鼠皮下,结果显示后者生成的肿瘤的生长速率大大高于前者生成的肿瘤的生长速率。机理上,通过免疫共沉淀实验、体外激酶实验和磷酸化质谱等方法,我们发现MEKK2/3与GLI1相互作用并直接磷酸化GLI1的多个位点。进一步研究表明,MEKK2/3促进GLII与β-TrCP的结合,进而加快GLI1在蛋白酶体中的降解。免疫共沉淀和免疫荧光等实验结果显示,MEKK2/3 加强 GLI1 与 SUFU(suppressor of fused)的相互作用,使 GLI1 滞留于细胞质。染色质-蛋白体外沉降实验结果表明,MEKK2/3降低GLI1与DNA基序的结合能力。此前有研究表明在神经元前体细胞和神经系统肿瘤细胞中,FGF信号分子能抑制Hedgehog信号通路,但具体机制却并未阐明。我们发现FGF2在NIH/3T3细胞和Daoy细胞中通过激活MEKK2/3抑制Hedgehog信号通路靶基因的表达。通过染色质免疫沉淀实验,我们发现GLI1能够与MEKK3启动子区域的一段保守基序结合,进而促进MEKK3表达。我们的研究揭示了一条全新的负反馈路径以维持Hedgehog信号通路的稳态,即蛋白激酶MEKK2和MEKK3以负反馈形式通过多种方式抑制GLI1的转录活性,并首次阐明了 FGF2抑制Hedgehog信号通路的分子机理,为依赖于Hedgehog信号通路的肿瘤治疗提供了全新的理论基础。