Нерецепторная тирозинкиназа
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Октябрь 2018 г. ) |
| Нерецепторная тирозинкиназа | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 2.7.10.2 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Нерецепторная тирозинкиназа ( nRTK ) представляет собой цитозольный фермент , который отвечает за катализацию переноса фосфатной группы от донора нуклеозидтрифосфата , такого как АТФ , к остаткам тирозина в белках . Нерецепторные тирозинкиназы представляют собой подгруппу тирозинкиназ семейства белков , ферментов, которые могут переносить фосфатную группу от АТФ к тирозиновому остатку белка (фосфорилирование). Эти ферменты регулируют многие клеточные функции, включая или выключая другие ферменты в клетке.
В отличие от рецепторных тирозинкиназ (RTK), второй подгруппы тирозинкиназ, нерецепторные тирозинкиназы представляют собой цитозольные ферменты. В клетках человека идентифицированы тридцать две нерецепторные тирозинкиназы ( EC 2.7.10.2 ). Нерецепторные тирозинкиназы регулируют рост клеток, пролиферацию, дифференцировку, адгезию, миграцию и апоптоз и являются важными компонентами регуляции иммунной системы .
Функция
[ редактировать ]Основной функцией нРТК является их участие в передаче сигнала в активированных Т- и В-клетках иммунной системы. [ 1 ] Передача сигналов многими рецепторами зависит от nRTK, включая рецепторы Т-клеток ( TCR ), рецепторы В-клеток ( BCR ), рецепторы IL-2 ( IL-2R ), рецепторы Ig, рецепторы эритропоэтина ( EpoR ) и пролактина . Рецепторы CD4 и CD8 на Т-лимфоцитах требуют для передачи сигналов Src члена семейства Lck . Когда антиген связывается с Т-клеточным рецептором, Lck аутофосфорилируется и фосфорилирует дзета-цепь Т-клеточного рецептора , затем другой nRTK, Zap70 , связывается с этим Т-клеточным рецептором и затем участвует в последующих сигнальных событиях, которые опосредуют транскрипционную активацию цитокина. гены. Другой член семейства Src, Lyn, участвует в передаче сигналов, опосредованной B-клеточным рецептором. Lyn активируется стимуляцией B-клеточного рецептора, что приводит к рекрутированию и фосфорилированию Zap70-связанной nRTK, Syk . Другой nRTK, Btk , также участвует в передаче сигналов, опосредованной рецептором B-клеток. Мутации в гене Btk ответственны за Х-сцепленную агаммаглобулинемию . [ 2 ] [ 3 ] заболевание, характеризующееся отсутствием зрелых В-клеток.
Структура
[ редактировать ]В отличие от рецепторных тирозинкиназ, nRTK лишены рецептороподобных свойств, таких как внеклеточный лиганд -связывающий домен и трансмембранная область. Большинство нРТК локализованы в цитоплазме. [ 4 ] но некоторые nRTK прикрепляются к клеточной мембране посредством аминоконцевой модификации. Эти ферменты обычно имеют модульную конструкцию, а отдельные домены соединены между собой гибкими линкерными последовательностями. Одним из важных доменов nRTK является каталитический домен тирозинкиназы, длина которого составляет около 275 остатков. Структуру каталитического домена можно разделить на малую и большую долю, где АТФ связывается с маленькой долей, а белковый субстрат связывается с большой долей. При связывании АТФ и субстрата с nRTK катализ переноса фосфата происходит в щели между этими двумя долями. Было обнаружено, что nRTK имеют некоторые предпочтения последовательности относительно целевого Tyr. Например, предпочтительной последовательностью Src является Glu-Glu/Asp-Ile-Tyr-Gly/Glu-Glu-Phe, а предпочтительной последовательностью Abl является Ile/Val-Tyr-Gly-Val-Leu/Val. [ 5 ] Различные предпочтительные последовательности вокруг Tyr в Src и Abl позволяют предположить, что эти два типа nRTK фосфорилируют разные мишени. Нерецепторные тирозинкиназы содержат не только тирозинкиназный домен, нРТК также обладают доменами, которые опосредуют белок-белковые, белок-липидные и белок- ДНК взаимодействия. Одним из доменов белок-белкового взаимодействия в nRTK являются домены гомологии Src 2 ( SH2 ) и 3 ( SH3 ). [ 6 ] Более длинный домен SH2 (~ 100 остатков) связывает остатки фосфотирозина (P-Tyr) специфичным для последовательности образом. P-Tyr взаимодействует с доменом SH в глубокой щели, которая не может связывать нефосфорилированный Tyr. Домен SH3 меньше по размеру (~60 остатков) и связывает пролинсодержащие последовательности, способные образовывать спираль полипролина типа II . Некоторые nRTK без доменов SH2 и SH3 обладают некоторыми специфичными для подсемейства доменами, используемыми для белок-белковых взаимодействий. Например, специфические домены, которые нацеливают ферменты на цитоплазматическую часть цитокиновых рецепторов ( семейство Jak ) или два домена: интегрин -связывающий домен и домен, связывающий фокальную адгезию (семейство Fak). nRTK Abl обладает доменами SH2 и SH3, но также имеет и другие домены для взаимодействия: F-актин-связывающий домен и ДНК-связывающий домен содержат сигнал ядерной локализации и обнаруживаются как в ядре, так и в цитоплазме. Помимо доменов SH2 и SH3, подсемейство nRTK Btk/Tec обладает еще одним модульным доменом - доменом гомологичности плекстрина (PH). . Эти домены PH связываются с липидами фосфатидилинозитола , которые фосфорилированы в определенных положениях головной группы. Эти ферменты могут связываться с активированными сигнальными комплексами на мембране посредством взаимодействия домена PH с фосфорилированными липидами фосфатидилинозитола. [ 7 ]
Регулирование
[ редактировать ]Наиболее распространенной темой регуляции nRTK и RTK является фосфорилирование тирозина. За редким исключением, фосфорилирование тирозинов в петле активации нРТК приводит к повышению ферментативной активности. петли активации Фосфорилирование происходит посредством транс-аутофосфорилирования. или фосфорилирование различными nRTK. Активность киназы можно отрицательно регулировать путем фосфорилирования тирозинов вне петли активации. Белковые тирозинфосфатазы (PTP) восстанавливают nRTK до их базального состояния активности. В некоторых случаях ПТП положительно регулируют активность нРТК. [ 8 ]
СРК и Абл
[ редактировать ]Тирозинкиназы семейства Src имеют одинаковую типичную структуру: миристоилированный конец, область положительно заряженных остатков, короткий участок с низкой гомологией последовательностей, домены SH3 и SH2, тирозинкиназный домен и короткий карбокси-концевой хвост. Существует два важных регуляторных сайта фосфорилирования тирозина. Подавить активность киназы можно путем фосфорилирования Tyr-527 в карбокси-концевом хвосте Src с помощью nRTK Csk . [ 9 ] В эксперименте с v-Src, онкогенным вариантом Src, была подтверждена важность этого сайта фосфорилирования. Этот онкогенный v-Src является продуктом вируса саркомы Рауса , и в результате усечения карбокси-конца у v-Src отсутствует негативный регуляторный сайт Tyr-527, что приводит к конститутивной активности этого фермента, что, в свою очередь, вызывает неконтролируемый рост инфицированных клеток. клетки. [ 10 ] Более того, замена этого тирозина на фенилаланин в c-Src приводит к активации. [ 11 ] Вторым регуляторным сайтом фосфорилирования в Src является Tyr-416. Это сайт аутофосфорилирования в петле активации. Установлено, что фосфорилирование Tyr-416 и Tyr-416 может подавлять трансформирующую способность активирующей мутации Tyr-527→Phe мутацией Tyr-416→Phe, что приводит к максимальной стимуляции киназной активности. [ 11 ]
Оба домена SH2 и SH3 важны для негативной регуляции активности Src. [ 12 ] Мутации в доменах SH2 и SH3, нарушающие связывание фосфотирозина, приводят к активации киназной активности. Хотя nRTK Abl содержит SH3, SH2 и киназные домены в том же линейном порядке, что и в Src, регуляция Abl отличается. У Abl отсутствует негативный регуляторный сайт фосфорилирования, который присутствует на карбокси-конце Src, поэтому карбокси-конец Abl не играет функциональной роли в контроле киназной активности. В отличие от Src, мутации в домене SH2 Abl, которые отменяют связывание фосфотирозина, не активируют Abl in vivo. [ 13 ] Для репрессии киназной активности Abl важен домен SH3; мутации в домене SH3 приводят к активации Abl и клеточной трансформации. [ 14 ]
ЗАП70/Сик и ЯКС
[ редактировать ]Киназная активность Syk регулируется доменами SH2. Считается , что связывание двух доменов SH2 с тирозин-фосфорилированными последовательностями ITAM (мотив активации иммунорецептора на основе тирозина) в дзета-цепи рецептора Т-клеток снимает ингибирующее ограничение киназного домена, что приводит к стимуляции каталитической активности. [ 15 ] Киназная активность Zap70 может быть увеличена за счет фосфорилирования Tyr-493 в петле активации с помощью члена семейства Src Lck. И наоборот, фосфорилирование Tyr-492 ингибирует киназную активность Zap70; мутация Tyr-492 на фенилаланин приводит к гиперактивности Zap70. [ 16 ]
Члены семейства Jak обладают полностью функциональным тирозинкиназным доменом и дополнительно псевдокиназным доменом, в котором замена нескольких ключевых каталитических остатков приводит к инактивации киназной активности. [ 17 ] Этот псевдокиназный домен ферментативно нефункционален, но, возможно, он играет роль в регуляции активности Jak. Эксперименты с мутантом члена семейства Jak Tyk2 , у которого удален псевдокиназный домен, показали, что этот мутантный фермент лишен каталитической активности in vitro и не способен к интерферон-опосредованной передаче сигнала. [ 18 ] Напротив, другой мутант семейства Jak Jak2 , также лишенный псевдокиназного домена, был способен опосредовать передачу сигналов гормона роста. Роль псевдокиназного домена в регуляции Jak до сих пор полностью не изучена. В петле активации имеется два сайта фосфорилирования тирозина. Известно, что аутофосфорилирование первого из этих тирозинов важно для стимуляции тирозинкиназной активности и биологической функции. [ 19 ] но роль второго тирозина не ясна.
JAK также регулируются белками SOCS (супрессорами передачи сигналов цитокинов). Эти белки содержат последовательность псевдосубстрата, которая, как полагают, препятствует связыванию субстрата Jak и переносу фосфорила. [ 20 ] В дополнение к псевдосубстратной последовательности белки SOCS обладают доменом SH2, который связывается с фосфотирозином в петле активации Jak. [ 21 ] что может способствовать взаимодействию между последовательностью псевдосубстрата и киназным доменом. Связывание домена SH2 с петлей активации также может напрямую блокировать доступ к субстрату или изменять конформацию петли активации для подавления каталитической активности.
Ингибиторы
[ редактировать ]Мутация гена нерецепторной тирозинкиназы может привести к аберрантной активности этого фермента. Эта патологически повышенная активность нРТК может быть ответственна за рост и прогрессирование раковых клеток, индукцию лекарственной устойчивости, образование метастазов и неоваскуляризацию опухоли . Ингибирование nRTK может помочь в лечении этих опухолей. Некоторые ингибиторы нРТК уже проходят испытания в качестве противораковых средств. Данная таргетная терапия блокирует внутриклеточные процессы, участвующие в опухолевой трансформации клеток и/или поддержании злокачественного фенотипа опухолевых клеток. Обычно для направленной блокады РТК используют моноклональные антитела , которые блокируют внеклеточный домен рецептора и предотвращают связывание лиганда. Однако для специфической блокады nRTK используются низкомолекулярные вещества, называемые ингибиторами тирозинкиназы (ИТК), которые блокируют каскад трансдукции либо на внутрицитоплазматическом уровне, либо непосредственно блокируют nRTK.
Примеры
[ редактировать ]Примеры нерецепторных тирозинкиназ включают:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вайс А., Литтман Д.Р. (январь 1994 г.). «Передача сигнала рецепторами антигена лимфоцитов». Клетка . 76 (2): 263–74. дои : 10.1016/0092-8674(94)90334-4 . ПМИД 8293463 . S2CID 13225245 .
- ^ Вихинен М., Ветри Д., Маньяр Х.С., Охс Х.Д., Чжу К., Вореховский И., Вебстер А.Д., Нотаранжело Л.Д., Нильссон Л., Совадски Дж.М. (декабрь 1994 г.). «Структурная основа Х-хромосомной агаммаглобулинемии: тирозинкиназная болезнь» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 91 (26): 12803–7. Бибкод : 1994PNAS...9112803V . дои : 10.1073/pnas.91.26.12803 . ПМЦ 45528 . ПМИД 7809124 .
- ^ Цукада С., Саффран Д.С., Роулингс Д.Д., Паролини О., Аллен Р.К., Клисак И., Спаркс Р.С., Кубагава Х., Мохандас Т., Куан С. (январь 1993 г.). «Дефицитная экспрессия цитоплазматической тирозинкиназы В-клеток при Х-связанной агаммаглобулинемии человека». Клетка . 72 (2): 279–90. дои : 10.1016/0092-8674(93)90667-F . ПМИД 8425221 . S2CID 32339052 .
- ^ Нит К., Хантер Т. (февраль 1996 г.). «Семейства нерецепторных протеинтирозинкиназ позвоночных». Генные клетки . 1 (2): 147–69. дои : 10.1046/j.1365-2443.1996.d01-234.x . ПМИД 9140060 . S2CID 38301879 .
- ^ Сонгян З., Каррауэй К.Л., Эк М.Дж., Харрисон С.С., Фельдман Р.А., Мохаммади М., Шлезингер Дж., Хаббард С.Р., Смит Д.П., Энг С. (февраль 1995 г.). «Каталитическая специфичность протеинтирозинкиназ имеет решающее значение для избирательной передачи сигналов». Природа . 373 (6514): 536–9. Бибкод : 1995Natur.373..536S . дои : 10.1038/373536a0 . ПМИД 7845468 . S2CID 1105841 .
- ^ Куриян Дж., Коуберн Д. (1997). «Модульные домены распознавания пептидов в эукариотической передаче сигналов». Annu Rev Biophys Biomol Struct . 26 : 259–88. doi : 10.1146/annurev.biophys.26.1.259 . ПМИД 9241420 .
- ^ Исакофф С.Дж., Кардозо Т., Андреев Дж., Ли З., Фергюсон К.М., Абагян Р., Леммон М.А., Аронхейм А., Скольник Е.Ю. (сентябрь 1998 г.). «Идентификация и анализ мишеней фосфатидилинозитол-3-киназы, содержащих домен PH, с использованием нового анализа in vivo на дрожжах» . ЭМБО Дж. 17 (18): 5374–87. дои : 10.1093/emboj/17.18.5374 . ПМК 1170863 . ПМИД 9736615 .
- ^ Тонкс Н.К., Нил Б.Г. (ноябрь 1996 г.). «От формы к функции: передача сигналов протеинтирозинфосфатазами» . Клетка . 87 (3): 365–8. дои : 10.1016/S0092-8674(00)81357-4 . ПМИД 8898190 . S2CID 5591073 .
- ^ Нада С., Окада М., Маколи А., Купер Дж.А., Накагава Х. (май 1991 г.). «Клонирование комплементарной ДНК протеин-тирозинкиназы, которая специфически фосфорилирует негативный регуляторный сайт p60c-src». Природа . 351 (6321): 69–72. Бибкод : 1991Natur.351...69N . дои : 10.1038/351069a0 . ПМИД 1709258 . S2CID 4363527 .
- ^ Купер Дж.А., Гулд К.Л., Картрайт К.А., Хантер Т. (март 1986 г.). «Tyr527 фосфорилируется в pp60c-src: значение для регуляции». Наука . 231 (4744): 1431–4. Бибкод : 1986Sci...231.1431C . дои : 10.1126/science.2420005 . ПМИД 2420005 .
- ^ Перейти обратно: а б Кмиецик Т.Е., Шеллоуэй Д. (апрель 1987 г.). «Активация и подавление трансформирующей способности pp60c-src путем мутации его первичных сайтов фосфорилирования тирозина». Клетка . 49 (1): 65–73. дои : 10.1016/0092-8674(87)90756-2 . ПМИД 3103925 . S2CID 35630246 .
- ^ Эрпель Т., Суперти-Фурга Дж., Кортнидж С.А. (март 1995 г.). «Мутационный анализ домена Src SH3: одни и те же остатки лигандсвязывающей поверхности важны для внутри- и межмолекулярных взаимодействий» . ЭМБО Дж . 14 (5): 963–75. дои : 10.1002/j.1460-2075.1995.tb07077.x . ПМК 398168 . ПМИД 7534229 .
- ^ Майер Б.Дж., Балтимор Д. (май 1994 г.). «Мутагенный анализ роли доменов SH2 и SH3 в регуляции тирозинкиназы Abl» . Мол. Клетка. Биол . 14 (5): 2883–94. дои : 10.1128/mcb.14.5.2883 . ПМК 358656 . ПМИД 8164650 .
- ^ Ван Эттен Р.А., Дебнат Дж., Чжоу Х., Касасновас Дж.М. (май 1995 г.). «Введение точечной мутации потери функции из области SH3 гена sem-5 Caenorhabditis elegans активирует трансформирующую способность c-abl in vivo и отменяет связывание богатых пролином лигандов in vitro». Онкоген . 10 (10): 1977–88. ПМИД 7539119 .
- ^ Шиуэ Л., Золлер М.Ю., Брюгге Дж.С. (май 1995 г.). «Syk активируется фосфотирозинсодержащими пептидами, представляющими тирозиновые мотивы активации рецептора с высоким сродством к IgE» . Ж. Биол. Хим . 270 (18): 10498–502. дои : 10.1074/jbc.270.18.10498 . ПМИД 7537732 .
- ^ Конг Дж., Далтон М., Бубек Варденбург Дж., Штраус Д., Куросаки Т., Чан А.С. (сентябрь 1996 г.). «Отличные сайты фосфорилирования тирозина в ZAP-70 опосредуют активацию и негативную регуляцию функции антигенных рецепторов» . Мол. Клетка. Биол . 16 (9): 5026–35. дои : 10.1128/MCB.16.9.5026 . ПМК 231504 . ПМИД 8756661 .
- ^ Уилкс А.Ф., Харпур А.Г., Курбан Р.Р., Ральф С.Дж., Цюрхер Г., Земиецкий А. (апрель 1991 г.). «Две новые протеинкиназы, каждая из которых имеет второй каталитический домен, связанный с фосфотрансферазой, определяют новый класс протеинкиназ» . Мол. Клетка. Биол . 11 (4): 2057–65. дои : 10.1128/MCB.11.4.2057 . ПМК 359893 . ПМИД 1848670 .
- ^ Веласкес Л., Могенсен К.Е., Барбьери Г., Феллоус М., Узе Г., Пеллегрини С. (февраль 1995 г.). «Отдельные домены протеинтирозинкиназы tyk2, необходимые для связывания интерферона-альфа/бета и для передачи сигнала» . Ж. Биол. Хим . 270 (7): 3327–34. дои : 10.1074/jbc.270.7.3327 . ПМИД 7531704 .
- ^ Фэн Дж., Виттун Б.А., Мацуда Т., Кольхубер Ф., Керр И.М., Илье Дж.Н. (май 1997 г.). «Активация каталитической активности Jak2 требует фосфорилирования Y1007 в петле активации киназы» . Мол. Клетка. Биол . 17 (5): 2497–501. дои : 10.1128/mcb.17.5.2497 . ПМК 232098 . ПМИД 9111318 .
- ^ Старр Р., Новак У., Уилсон Т.А., Инглезе М., Мерфи В., Александр В.С., Меткалф Д., Никола Н.А., Хилтон DJ, Эрнст М. (август 1997 г.). «Особая роль альфа-цепи рецептора ингибирующего лейкоза фактора и gp130 в передаче сигнала, специфичного для типа клеток» . Ж. Биол. Хим . 272 (32): 19982–6. дои : 10.1074/jbc.272.32.19982 . ПМИД 9242667 .
- ^ Сасаки А., Ясукава Х., Судзуки А., Камизоно С., Сёда Т., Киндзе И., Сасаки М., Джонстон Дж.А., Ёсимура А. (июнь 1999 г.). «Цитокин-индуцируемый белок SH2-3 (CIS3/SOCS3) ингибирует тирозинкиназу Janus путем связывания через область, ингибирующую N-концевую киназу, а также домен SH2» . Генные клетки . 4 (6): 339–51. дои : 10.1046/j.1365-2443.1999.00263.x . ПМИД 10421843 . S2CID 24871585 .
