細胞シグナル伝達

内在性酵素活性を有する受容体は、Gpcrに次いで2番目に大きな受容体群である。 それらは、細胞内ドメインの酵素活性の形態に応じて四つのタイプを含む(図23a)。

  • 受容体チロシンキナーゼ(RTKs)活性化には、キナーゼドメインは、チロシンのアミノ酸残基をリン酸化します。 異なる細胞外ドメインを有する7つのクラスのRTKが存在する(図2 3b)。

  • 受容体セリン-トレオニンキナーゼ活性化には、キナーゼドメインセリンおよび/またはトレオニンアミノ酸残基をリン酸化する。

  • 受容体チロシンホスファターゼ酵素ドメインの固有のチロシンホスファターゼ活性は、活性化時に抑制される。

  • 受容体グアニリルシクラーゼ酵素ドメインは、活性化後のGTPから第二メッセンジャー cGMPを生成します。

図23(a)内因性酵素活性を有する四つのクラスの受容体。 キナーゼドメインは、他の受容体鎖(自己リン酸化)または他のシグナル伝達タンパク質(ここに示すように)に位置する残基をリン酸化することができ チロシンホスファターゼを除いて内在性の酵素活性を有する受容体は、それらの活性状態、すなわち細胞外リガンドによる二量体の形成に続いて表 他の受容体とは対照的に、受容体チロシンホスファターゼは、リガンド結合時にその酵素活性を抑制する。 (b)受容体チロシンキナーゼ(RTK)の七つのサブファミリー。 システインに富む、免疫グロブリン様、およびフィブロネクチン様の細胞外ドメインのほとんどの機能的役割は知られていない。 各サブファミリーの一つのメンバーのみが示されています。 PDGF、FGFおよびVEGF受容体は、分割されたチロシンキナーゼドメインを有することに留意されたい;PDGF受容体は、図2 5により詳細に示されている。 (EGF=表皮成長因子;NGF=神経成長因子;PDGF=血小板由来成長因子;fgf=線維芽細胞成長因子;VEGF=血管内皮成長因子;Eph=エフリン)。)

本質的な酵素活性を有する受容体の活性化の基本的なモデルは、リガンド結合が受容体の二量体化(場合によってはオリゴマー化)を誘導し、細胞質酵素ドメインを結集し、酵素活性の変化をもたらすということである。 二量体化は、同じリガンドに結合する異なる受容体間(ヘテロ二量体化)、または同じタイプの受容体鎖間(ホモ二量体化)、またはいずれかの間で起こり得る。 RTKs、RTPsおよびグアニリルシクラーゼ受容体は一般にホモ二量体を形成する(例外は上皮成長因子(EGF)受容体チロシンキナーゼである)が、受容体セリン–トレオニンキナーゼは一般にヘテロ二量体を形成する。 場合によっては、いくつかの受容体のオリゴマー化が活性化のために必要とされる。

ここで、Rtkの活性化の一般的なメカニズムをより詳細に説明します。 細胞外シグナルが受容体の活性化につながるRTK二量体化を達成することができるいくつかの戦略があります:

  • 単量体であるEGFのようなリガンドは、各受容体単位に2つの結合部位を有する。

  • 血小板由来成長因子(PDGF)は、1つのサブユニットが1つのPDGF受容体鎖に結合し、もう1つのサブユニットが別のPDGF受容体鎖に結合する共有結合型二量体である(図24)。

  • 線維芽細胞増殖因子(FGF)は、(細胞表面または細胞外マトリックス上に位置する)プロテオグリカンに結合し、FGF受容体のクラスタリングを誘導する。

  • エフリンは、クラスター内のシグナル伝達細胞の原形質膜に結合し、それによって、細胞–細胞接触後の標的細胞上の受容体(Eph受容体と呼ばれる)の会合を誘導

  • インシュリンの受容器は結合のインシュリン前に四量体です:インシュリンの結合で、活発化は近接のキナーゼドメインを持って来る異なった受容器の鎖の再配列によって起こります。

図24Rtkは、細胞外シグナル(この例では、PDGFなどの二量体)の結合に応答して二量体化に続く細胞内キナーゼドメインの自己リン酸化によって活性化される。

Rtkの細胞外ドメイン(図23b)および細胞外シグナルがその受容体に結合する方法には大きな変化がありますが、受容体活性化の基本的なメカニズムは依然として適用されています(図24)。 受容体間の関連付けは、RTKの各細胞内尾部におけるキナーゼドメインの交差リン酸化をもたらし、これは自己リン酸化と呼ばれるプロセスである。 これは、細胞質ドメイン(および/または他のタンパク質)の他の部分でチロシンのリン酸化を引き起こすその固有のキナーゼ活性の増加をもたらす。 自己リン酸化は、SH2ドメインを含む下流のシグナル伝達タンパク質の受容体上のドッキングサイトを生成します。

多くのタンパク質はホスホチロシン(pY)残基に結合することができますが、これらの相互作用は近くのアミノ酸側鎖の影響を受けます(前のセクション 例えば、PDGF受容体は特定のホスホチロシン部位を有し、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ(PI3-キナーゼ)、Gtpアーゼ活性化タンパク質(p120RasGAP)、ホスホリパーゼC-g(PLC-γ)などの調節(p85)サブユニットに結合することができる(図25)。 インスリン受容体は、インスリン受容体によってリン酸化されることができる多くのチロシン残基を有する大きなタンパク質、インスリン受容体基質1(IRS-1)と会合することによって、そのドッキング電位を拡張する(セクション4)。 これらのタンパク質は”ドッキングタンパク質”と呼ばれ、RTKによって直接リン酸化されることによって、または他のドッキングタンパク質または原形質膜分子との相互作用によって活性化されることがある。 いくつかのドッキングタンパク質は、単に他のシグナル伝達分子を所定の位置に持ち込むのに役立つアダプ このシステムの全体的な効果は、多くの異なるシグナル伝達経路の募集であり、多くの細胞プロセスの変調を可能にする。

図25SH2含有タンパク質の活性化PDGF受容体上の結合(ドッキング)部位のいくつか。 (これらのタンパク質のドメイン構造は図1.13に示されています。 これらはPDGF受容体上の唯一の自己リン酸化部位ではないことに留意されたい。 追加のリン酸化チロシンは、他のSH2含有タンパク質(図示せず)のドッキング部位である。 簡単にするために、1つのPDGF受容体鎖および1つのPDGF単量体のみをここに示す。

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