Cell signalering

receptorer med inneboende enzymatisk aktivitet är den näst största gruppen av receptorer efter GPCRs. De innefattar fyra typer enligt formen av enzymatisk aktivitet hos den intracellulära domänen (figur 23a).

• Receptortyrosinkinaser (RTK) vid aktivering fosforylerar kinasdomänen tyrosinaminosyrarester. Det finns sju klasser av RTK med olika extracellulära domäner (figur 23B).

• Receptorserin-treoninkinaser vid aktivering fosforylerar kinasdomänen serin-och / eller treoninaminosyrarester.

• Receptortyrosinfosfataser den inneboende tyrosinfosfatasaktiviteten hos den enzymatiska domänen undertrycks vid aktivering.

• Receptor guanylylcyklaser den enzymatiska domänen genererar den andra budbäraren cGMP från GTP efter aktivering.

figur 23 (a) de fyra klasserna av receptorer med inneboende enzymatisk aktivitet. Observera att kinasdomänerna kan fosforylera rester som finns på den andra receptorkedjan (autofosforylering) eller på andra signalproteiner (som visas här). Observera att receptorer med inneboende enzymatisk aktivitet med undantag av tyrosinfosfataser har representerats i deras aktiva tillstånd, det vill säga efter bildandet av dimerer av den extracellulära liganden. Till skillnad från andra receptorer undertrycker receptortyrosinfosfataser deras enzymatiska aktivitet vid ligandbindning. b) de sju underfamiljerna av receptortyrosinkinaser (RTK). Den funktionella rollen för de flesta av de cysteinrika, immunoglubulinliknande och fibronektinliknande extracellulära domänerna är inte kända. Endast en medlem i varje underfamilj anges. Observera att PDGF -, FGF-och VEGF-receptorerna har en delad tyrosinkinasdomän; PDGF-receptorn visas mer detaljerat i Figur 25. (EGF = epidermal tillväxtfaktor; NGF = nervtillväxtfaktor; PDGF = trombocyt-härledd tillväxtfaktor; FGF = fibroblasttillväxtfaktor; VEGF = vaskulär endoteltillväxtfaktor; Eph = ephrin.)

den grundläggande modellen för aktivering för receptorer med inneboende enzymatisk aktivitet är att ligandbindning inducerar dimerisering (i vissa fall oligomerisering) av receptorn, som sammanför de cytoplasmatiska enzymatiska domänerna och leder till en förändring i enzymatisk aktivitet. Dimerisering kan förekomma mellan olika receptorer som binder samma ligand (heterodimerisering) eller mellan samma typ av receptorkedjor (homodimerisering) eller antingen. RTKs, RTPs och guanylylcyklasreceptorer bildar i allmänhet homodimerer (ett undantag är epidermal tillväxtfaktor (EGF) receptortyrosinkinas), medan receptorserin–treoninkinaser generellt bildar heterodimerer. I vissa fall krävs oligomerisering av flera receptorer för aktivering.

vi ska nu beskriva den allmänna mekanismen för aktivering av RTK mer detaljerat. Det finns flera strategier genom vilka en extracellulär signal kan uppnå RTK-dimerisering som leder till aktivering av receptorn:

• ligander såsom EGF, som är en monomer, har två bindningsställen för varje receptorenhet.

• Platelet-derived growth factor (PDGF) är en kovalent länkad dimer, i vilken en subenhet binder till en PDGF-receptorkedja, och den andra subenheten binder till en annan PDGF-receptorkedja (figur 24).

• Fibroblasttillväxtfaktor (FGF) binder till proteoglykaner (belägen på cellytan eller på den extracellulära matrisen) och inducerar kluster av FGF-receptorer.

• Efriner binds till plasmamembranet i signalcellen i kluster och inducerar därmed associering av deras receptorer (kallade Eph–receptorer) på målcellerna efter cell-cellkontakt.

• insulinreceptorn är en tetramer före bindning av insulin: vid insulinbindning sker aktivering genom omarrangemang av de olika receptorkedjorna som bringar kinasdomänerna i närheten.

figur 24 RTK aktiveras genom autofosforylering av deras intracellulära kinasdomäner efter dimerisering som svar på bindning av den extracellulära signalen (i detta exempel en dimer såsom PDGF).

även om det kan finnas en stor variation i RTK: s extracellulära domäner (figur 23B) och på de sätt som den extracellulära signalen binder till dess receptor, gäller den grundläggande mekanismen för receptoraktivering fortfarande (figur 24). Förening mellan receptorer resulterar i korsfosforylering av kinasdomänen på varje intracellulär svans av RTK, en process som kallas autofosforylering. Detta resulterar i en ökning av dess inneboende kinasaktivitet, vilket orsakar fosforylering av tyrosiner i andra delar av den cytoplasmatiska domänen (och/eller andra proteiner). Autofosforylering genererar dockningsställen på receptorn för nedströms signalproteiner som innehåller SH2-domäner.

många proteiner kan binda till fosfotyrosin (pY) rester, men dessa interaktioner påverkas av närliggande aminosyra sidokedjor (se föregående avsnitt). Till exempel har PDGF-receptorn specifika fosfotyrosinställen, som bland annat kan binda den regulatoriska (p85) subenheten av fosfatidylinositol 3-Kinas (PI 3-Kinas), ett gtpasaktiverande protein (P120 RasGAP) och fosfolipas C-g (PLC-XHamster) (figur 25). Insulinreceptorn utökar sin dockningspotential genom att associera med ett stort protein, insulinreceptorsubstrat 1 (IRS-1), som har många tyrosinrester som kan fosforyleras av insulinreceptorn (avsnitt 4). Dessa proteiner kallas ’dockningsproteiner’ och kan aktiveras genom att fosforyleras direkt av RTK, eller genom interaktioner med andra dockningsproteiner eller plasmamembranmolekyler. Vissa dockningsproteiner är adapterproteiner som bara tjänar till att få andra signalmolekyler på plats. Den övergripande effekten av detta system är rekrytering av många olika signalvägar, vilket möjliggör modulering av många cellulära processer.

figur 25 några av bindningsställena (dockningsställen) på den aktiverade PDGF-receptorn för SH2-innehållande proteiner. (Domänstrukturen för dessa proteiner visas i Figur 1.13.) Observera att dessa inte är de enda autofosforyleringsställena på PDGF-receptorn. Ytterligare fosforylerade tyrosiner är dockningsställen för andra SH2-innehållande proteiner (visas inte). För enkelhetens skull visas bara en PDGF-receptorkedja och en PDGF-monomer här.