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心脑血管疾病已成为死亡率位居第一的疾病,主要包括脑卒中与冠心病。脑海绵状血管瘤（Cerebral Cavernous Malformations,CCM）是一种脑部血管病变的疾病,临床表现为颅内出血、脑卒中、癫痫甚至猝死。目前发现三个常染色体基因的突变与CCM疾病相关联,编码的蛋白分别被命名为CCM1/KRIT1,CCM2/OSM和CCM3/PDCD10。小鼠敲除CCM2出现类似于CCM疾病的表型,脑血管病变导致病灶神经缺损和脑卒中。MEKK3是MAP3K家族一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,对于小鼠胚胎血管发育是非常重要的。MEKK3能与CCM2结合,但两者是如何结合,以及两者结合与血管发育及完整性的关系还不明了。本课题组前期发现内皮细胞特异性敲除MEKK3的小鼠是胚胎致死的,原因是胚胎血管发育缺陷。内皮细胞诱导敲除MEKK3使新生小鼠致死,表现出颅内出血和脑血管严重渗漏,以及全身多脏器出血。我们用Co-IP,GST pull down实验证实MEKK3通过N端α螺旋和PB1结构域,与CCM2的HHD结构域有相互结合,并解析出了两者共结合的2.35?晶体结构,找出了相互结合的氨基酸位点。基于结构研究我们设计出了一条能够与MEKK3竞争性结合CCM2的细胞穿透性多肽,此多肽在体内能导致脑血管通透性增加,类似于MEKK3在内皮细胞特异性诱导敲除小鼠的表型。我们发现MEKK3敲除的内皮细胞中,Rho-ROCK信号通路被激活。用ROCK抑制剂可以减少内皮细胞敲除MEKK3小鼠的死亡率和降低脑血管通透性。同时运用CRISPR-Cas9系统成功构建了MEKK3的N端α螺旋区域上与CCM2结合的两个氨基酸位点突变的小鼠Mekk3mutN,为研究MEKK3与CCM2复合物的功能提供了新的小鼠模型。综上所述,我们发现MEKK3-CCM2复合物能调节Rho-ROCK信号通路,并在维持脑血管的完整性中具有非常重要的功能,我们的研究深入揭示了CCM2缺失导致CCM疾病的分子机制。另外,与MEKK3同家族具有高度同源性的另一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶MEKK2,对胚胎血管发育没有影响。但我们发现敲除MEKK2能减轻小鼠对LPS引起的感染性休克,体内产生的IL-6和TNFα减少。体外诱导分化BMDM发现敲除MEKK2后产生的IL-6和TNFα显著减少,MEKK2敲除影响了下游MAPK及NF-κB信号通路的激活。我们的研究表明MEKK2激酶及其介导的信号通路可成为治疗内毒素休克的药物靶标。