semnalizare celulară

receptorii cu activitate enzimatică intrinsecă sunt al doilea cel mai mare grup de receptori după GPCR. Acestea includ patru tipuri în funcție de forma activității enzimatice a domeniului intracelular (figura 23a).

• Receptor tirozin kinaze (RTK) la activare, domeniul kinazei fosforilează tirozina reziduuri de aminoacizi. Există șapte clase de RTK cu diferite domenii extracelulare (figura 23b).

• Receptor serin-treonin kinaze la activare, domeniul kinazei fosforilează serină și / sau treonină reziduuri de aminoacizi.

• receptori tirozin fosfataze activitatea intrinsecă a tirozin fosfatazei domeniului enzimatic este suprimată la activare.

• Receptor guanilil ciclaze domeniul enzimatic generează al doilea mesager cGMP din GTP după activare.

figura 23 (a) cele patru clase de receptori cu activitate enzimatică intrinsecă. Rețineți că domeniile kinazei pot fosforila reziduurile situate pe celălalt lanț receptor (autofosforilare) sau pe alte proteine de semnalizare (așa cum se arată aici). Rețineți că receptorii cu activitate enzimatică intrinsecă, cu excepția tirozin fosfatazelor, au fost reprezentați în starea lor activă, adică după formarea dimerilor de către ligandul extracelular. Spre deosebire de alți receptori, tirozin fosfatazele receptorilor își suprimă activitatea enzimatică la legarea ligandului. (B) cele șapte subfamilii de receptori tirozin kinaze (RTK). Rolul funcțional al majorității domeniilor extracelulare bogate în cisteină, asemănătoare imunoglubulinei și fibronectinei nu este cunoscut. Este indicat doar un membru al fiecărei subfamilii. Rețineți că receptorii PDGF, FGF și VEGF au un domeniu de tirozin kinază divizat; receptorul PDGF este prezentat mai detaliat în figura 25. (EGF = factor de creștere epidermică; NGF = factor de creștere a nervilor; PDGF = factor de creștere derivat din trombocite; FGF = factor de creștere fibroblast; VEGF = factor de creștere endotelial vascular; Eph = ephrin.)

modelul de bază al activării pentru receptorii cu activitate enzimatică intrinsecă este că legarea ligandului induce dimerizarea (în unele cazuri oligomerizarea) receptorului, care reunește domeniile enzimatice citoplasmatice și duce la o modificare a activității enzimatice. Dimerizarea poate apărea între diferiți receptori care leagă același ligand (heterodimerizare) sau între același tip de lanțuri de receptori (homodimerizare) sau oricare. RTKs, RTPs și receptorii guanilil ciclazei formează în general homodimeri (o excepție fiind receptorul factorului de creștere epidermal (EGF) tirozin kinază), în timp ce receptorul serin–treonin kinaze formează în general heterodimeri. În unele cazuri, oligomerizarea mai multor receptori este necesară pentru activare.

vom descrie acum mecanismul general de activare a RTK-urilor în detaliu. Există mai multe strategii prin care un semnal extracelular poate realiza dimerizarea RTK care duce la activarea receptorului:

• liganzi precum EGF, care este un monomer, au două situsuri de legare pentru fiecare unitate receptor.

• factorul de creștere derivat din trombocite (PDGF) este un dimer legat covalent, în care o subunitate se leagă de un lanț receptor PDGF, iar cealaltă subunitate se leagă de un alt lanț receptor PDGF (figura 24).

• factorul de creștere a fibroblastelor (FGF) se leagă de proteoglicani (localizați pe suprafața celulară sau pe matricea extracelulară) și induce gruparea receptorilor FGF.

• Ephrinele sunt legate de membrana plasmatică a celulei de semnalizare în grupuri și, prin urmare, induc asocierea receptorilor lor (numiți receptori Eph) pe celulele țintă în urma contactului celulă–celulă.

• receptorul de insulină este un tetramer înainte de legarea insulinei: la legarea insulinei, activarea are loc prin rearanjarea diferitelor lanțuri de receptori care aduc domeniile kinazei în imediata apropiere.

figura 24 RTK-urile sunt activate prin autofosforilarea domeniilor kinazei intracelulare după dimerizare ca răspuns la legarea semnalului extracelular (în acest exemplu, un dimer precum PDGF).

deși poate exista o mare variație în domeniile extracelulare ale RTKs (figura 23B) și în modurile în care semnalul extracelular se leagă de receptorul său, mecanismul de bază al activării receptorului se aplică în continuare (figura 24). Asocierea dintre receptori are ca rezultat fosforilarea încrucișată a domeniului kinazei pe fiecare coadă intracelulară a RTK, un proces numit autofosforilare. Aceasta are ca rezultat o creștere a activității sale kinazei intrinseci, care determină fosforilarea tirozinelor în alte părți ale domeniului citoplasmatic (și/sau alte proteine). Autofosforilarea generează site-uri de andocare pe receptor pentru proteinele de semnalizare din aval care conțin domenii SH2.

multe proteine se pot lega de reziduurile de fosfotirozină (pY), dar aceste interacțiuni sunt influențate de lanțurile laterale de aminoacizi din apropiere (vezi secțiunea anterioară). De exemplu, receptorul PDGF are situsuri specifice de fosfotirozină, care pot lega subunitatea reglatoare (p85) a fosfatidilinozitolului 3-kinază (PI 3-kinază), o proteină Activatoare de Gtpază (P120 RasGAP) și fosfolipaza C-g (PLC-XV), printre altele (figura 25). Receptorul de insulină își extinde potențialul de andocare prin asocierea cu o proteină mare, substratul receptorului de insulină 1 (IRS-1), care are multe reziduuri de tirozină care pot fi fosforilate de receptorul de insulină (Secțiunea 4). Aceste proteine sunt numite proteine de andocare și pot fi activate prin fosforilarea directă de către RTK sau prin interacțiuni cu alte proteine de andocare sau molecule de membrană plasmatică. Unele proteine de andocare sunt proteine adaptoare care servesc doar pentru a aduce alte molecule de semnalizare la locul lor. Efectul general al acestui sistem este recrutarea multor căi de semnalizare diferite, permițând modularea multor procese celulare.

figura 25 unele dintre locurile de legare (andocare) de pe receptorul PDGF activat pentru proteinele care conțin SH2. (Structura domeniului acestor proteine este prezentată în figura 1.13.) Rețineți că acestea nu sunt singurele site-uri de autofosforilare de pe receptorul PDGF. Tirozinele fosforilate suplimentare sunt locuri de andocare pentru alte proteine care conțin SH2 (nu sunt prezentate). Pentru simplitate, aici sunt prezentate doar un lanț de receptori PDGF și un monomer PDGF.