正如在“细胞因子的功能是什么？”的文章中提到的，细胞因子是一种调节多种生物功能的分泌蛋白。它们通过表达在细胞表面的特异性受体来激活复杂的信号转导通路，包括Janus激酶信号转导和转录激活剂（JAK-STAT）通路、胰岛素受体底物（IRS）蛋白、磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）、Ras/mitogen激活蛋白（MAP）激酶级联等，发挥其生物功能。其中，JAK-STAT通路是目前研究较多的，也是主流。本文主要针对JAK-STAT通路及相关细胞因子进行研究。

参与JAK-STAT途径的细胞因子

细胞因子对大多数细胞过程的调控，往往是一致的，而且是通过类似的信号转导途径。JAK-STAT信号转导途径是I型细胞因子和干扰素参与的主要信号转导途径，干扰素也被称为II型细胞因子。总体而言，细胞因子大致可分为I型和II型细胞因子。

I型与II型细胞因子的命名是基于细胞因子及其受体的三维结构。I型细胞因子一般具有“上-上-下”的4α-螺旋结构。I型细胞因子代表了一个庞大的蛋白质家族，包括许多由一种白细胞产生并作用于另一种白细胞的白细胞介素（ILs），比如IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-9、IL-11、IL-12、IL-13、IL-15和IL-21。除这些ILs外，I型细胞因子还包括胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）、SCF、GCSF、GMCSF、红细胞生成素（EPO）、血小板生成素（TPO）、LIF、抑瘤素M（OSM）、人心肌营养素1（CT-1）、睫状神经营养因子（CNTF）；以及其他重要的蛋白质，包括瘦素（Leptin）、生长激素和催乳素（Prolactin）。

II型细胞因子指I型干扰素（IFN-α/β）和II型干扰素（IFN-γ）以及IL-10和IL-22。尽管它们被叫做为白细胞介素，但比起与I型细胞因子的联系，它们与干扰素的关系更为紧密。

细胞因子激活的JAK-STAT信号通路机制

如图1所示，当细胞因子与其细胞表面的受体结合时，促进了JAK-STAT信号激活，导致受体的二聚化和受体相关的JAKs的激活。激活的JAK蛋白使受体磷酸化，为STATs创造结合位点，STATs也被JAK磷酸化。一旦被磷酸化，STAT蛋白二聚化，在运输到细胞核后诱导细胞因子所调节的下游基因的转录。相反，信号转导能被以下三种不同的机制所抑制。SHP-1、PIAS和SOCS都是组成性表达基因。SHP-1可使活化的JAKs或受体去磷酸化。PIAS可使STATs蛋白SUMO化修饰，抑制STATs转录激活。SOCS在细胞因子信号传导的作用下被激活，可以抑制JAK的活性或靶向信号传导分子的泛素化和蛋白溶解。

图1. JAK-STAT信号转导途径示意图

*图片来源于J Biol Chem的出版物 ^[1]

在JAK-STAT信号通路中，细胞因子激活的JAKs和STATs不同。例如，大多数共享γ_c的I型细胞因子激活的JAKs为Jak1、Jak3，如IL-2、IL-7、IL-9、IL-15和IL-4；激活的STATs为Stat5a、Stat5b、Stat3和Stat6。而共享β_c的I型细胞因子（IL-3、IL-5、GM-CSF）激活的JAKs是Jak2；激活的STATs为Stat5a和Stat5b。此外，以II型细胞因子IFN-α/β为例，激活的JAKs包括Jak1和Tyk2；激活的STATs包括Stat1和Stat2。

参考文献：

[1] Wormald Samuel,Hilton Douglas J,Inhibitors of cytokine signal transduction.[J] .J Biol Chem, 2004, 279: 821-4.