Nereceptorová tyrosinkináza - Non-receptor tyrosine kinase

proteinová tyrosinkináza bez membrány
Identifikátory
EC číslo2.7.10.2
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

Nereceptorové tyrosinkinázy (nRTK) jsou cytosol ic enzymy které jsou odpovědné za katalyzování přenosu a fosfát skupina z a nukleosid trifosfát dárce, jako např ATP, na zbytky tyrosinu v bílkoviny. Nereceptorové tyrosinkinázy jsou podskupinou proteinové rodiny tyrosinkinázy, enzymy, které mohou přenášet fosfátovou skupinu z ATP na tyrosinový zbytek proteinu (fosforylace). Tyto enzymy regulují mnoho buněčných funkcí zapínáním nebo vypínáním jiných enzymů v buňce.

Na rozdíl od receptorové tyrosinkinázy (RTK), druhá podskupina tyrosin kináz, nereceptorové tyrosin kinázy jsou cytosolické enzymy. V lidských buňkách bylo identifikováno třicet dva nereceptorových tyrosinkináz (ES 2.7.10.2 ). Nereceptorové tyrosinkinázy regulují buněčný růst, proliferaci, diferenciaci, adhezi, migraci a apoptóza, a jsou kritickými složkami regulace imunitní systém.

Funkce

Hlavní funkcí nRTK je jejich zapojení do signální transdukce v aktivován T- a B-buňky v imunitním systému.[1] Signalizace mnoha receptory závisí na nRTK včetně receptorů T-buněk (TCR ), Receptory B-buněk (BCR ), Receptory IL-2 (IL-2R ), Ig receptory, erytropoetin (EpoR ) a receptory prolaktinu. CD4 a CD8 receptory zapnuty T lymfocyty požadovat pro jejich signalizaci Src rodinný příslušník Lck. Když se antigen váže na receptor T-buněk, stane se Lck autofosforylován a fosforyluje řetězec zeta receptoru T-buněk, následně další nRTK, Zap70 se váže na tento receptor T-buněk a poté se účastní následných signálních událostí, které zprostředkovávají transkripční aktivaci cytokin geny. Další člen rodiny Src Lyn se podílí na signalizaci zprostředkované receptorem B-buněk. Lyn se aktivuje stimulací receptoru B-buněk, což vede k náboru a fosforylaci nRTK souvisejícího se Zap70, Syk. Další nRTK, Btk, je také zapojen do signalizace zprostředkované receptorem B-buněk. Jsou zodpovědné za mutace v genu Btk X-vázaná agamaglobulinemie,[2][3] onemocnění charakterizované nedostatkem zralých B-buněk.

Struktura

Na rozdíl od receptorových tyrosin kináz postrádají nRTK vlastnosti podobné receptorům, jako je extracelulární ligand -vázací doména a transmembránový - rozpětí regionu. Většina nRTK je lokalizována v cytoplazmě,[4] ale některé nRTK jsou ukotveny k buněčné membráně skrz amino-terminál modifikace. Tyto enzymy mají obvykle modulární konstrukci a jednotlivé domény jsou spojeny dohromady flexibilní linker sekvence. Jednou z důležitých domén nRTK je katalytická doména tyrosinkinázy, která je dlouhá asi 275 zbytků. Strukturu katalytické domény lze rozdělit na malý a velký lalok, kde se ATP váže na malý lalok a proteinový substrát se váže na velký lalok. Po navázání ATP a substrátu na nRTK dochází v rozštěpu mezi těmito dvěma laloky ke katalýze přenosu fosfátů. Bylo zjištěno, že nRTK mají určitou preferenci sekvence kolem cílového Tyru. Například preferovaná sekvence Src je Glu – Glu / Asp – Ile – Tyr – Gly / Glu – Glu – Phe a preferovaná sekvence Abl je Ile / Val – Tyr – Gly – Val – Leu / Val.[5] Různé výhodné sekvence kolem Tyr v Src a Abl naznačují, že tyto dva typy nRTK fosforylují různé cíle. Nereceptorové tyrosinkinázy neobsahují pouze doménu tyrosinkinázy, nRTK mají také domény, které zprostředkovávají protein-protein, protein-lipid a proteinDNA interakce. Jednou z domén interakce protein-protein v nRTK je Src homologie 2 (SH2 ) a 3 (SH3 ) domény.[6] Delší doména SH2 (~ 100 zbytků) váže zbytky fosfotyrosinu (P-Tyr) sekvenčně specifickým způsobem. P-Tyr interaguje s doménou SH v hluboké štěrbině, která nemůže vázat nefosforylovaný Tyr. Doména SH3 je menší (~ 60 zbytků) a váže sekvence obsahující prolin, které jsou schopné tvořit a polyprolin typu II šroubovice. Některé nRTK bez domén SH2 a SH3 mají některé podrodinné specifické domény používané pro interakce protein-protein. Například specifické domény, které cílí na enzymy do cytoplazmatické části cytokinových receptorů (Jakova rodina ) nebo dvě domény: an integrin -vázací doména a ohnisková adheze -vázací doména (rodina Fak). NRTK Abl vlastní domény SH2 a SH3, ale také má jiné domény pro interakce: F aktin-vazebná doména a Doména vázající DNA obsahuje a signál jaderné lokalizace a nachází se v jádře i v cytoplazmě. Kromě domén SH2 a SH3 vlastní podrodina Btk / Tec nRTK další modulární doménu, pleckstrinová homologická (PH) doména. Tyto domény PH se vážou fosfatidylinositol lipidy, které byly fosforylovány v určitých polohách na hlavové skupině. Tyto enzymy se mohou vázat na aktivované signální komplexy na membráně prostřednictvím interakcí domén PH s fosforylovanými fosfatidylinositolovými lipidy.[7]

Nařízení

Nejběžnějším tématem regulace nRTK a RTK je fosforylace tyrosinu. Až na několik výjimek fosforylace tyrosinů v aktivační smyčka nRTK vede ke zvýšení enzymatické aktivity. Aktivační smyčka fosforylace dochází přes trans-autofosforylaci nebo fosforylaci různými nRTK. Je možné negativně regulovat aktivitu kinázy fosforylací tyrosinů mimo aktivační smyčku. Protein tyrosin fosfatázy (PTP) obnovují nRTK do základního stavu aktivity. V některých případech PTP pozitivně regulují aktivitu nRTK.[8]

Src a Abl

Tyrosinkinázy z Rodina Src obsahují stejnou typickou strukturu: myristoylovaný konec, oblast pozitivně nabitých zbytků, krátká oblast s nízkou sekvenční homologií, domény SH3 a SH2, doména tyrosinkinázy a krátká karboxy-terminál ocas. Existují dvě důležitá regulační místa fosforylace tyrosinu. K potlačení aktivity kinázy je možné fosforylací Tyr-527 v karboxyterminálním ocasu Src pomocí nRTK Csk.[9] Experimentem v-Src, onkogenní varianty Src, byla potvrzena důležitost tohoto fosforylačního místa. Tento onkogenní v-Src je produktem společnosti Virus Rousova sarkomu a v důsledku karboxy-terminálního zkrácení chybí v-Src negativní regulační místo Tyr-527, což vede k tomu, že tento enzym je konstitutivně aktivní, což zase způsobuje nekontrolovaný růst infikovaných buněk.[10] Substituce tohoto tyrosinu fenylalaninem v c-Src navíc vede k aktivaci.[11] Druhým regulačním fosforylačním místem v Src je Tyr-416. Toto je autofosforylační místo v aktivační smyčce. Bylo zjištěno, že fosforylace Tyr-416 a Tyr-416 může potlačit transformační schopnost aktivující mutace Tyr-527 → Phe mutací Tyr-416 → Phe vede k maximální stimulaci aktivity kinázy.[11]

Obě domény SH2 a SH3 jsou důležité pro negativní regulaci aktivity Src.[12] Mutace v doménách SH2 a SH3, které narušují vazbu fosfotyrosinu, vedou k aktivaci aktivity kinázy. Ačkoli nRTK Abl obsahuje SH3, SH2 a kinázové domény ve stejném lineárním pořadí jako v Src, regulace Abl je odlišná. Abl postrádá negativní regulační fosforylační místo, které je přítomné na karboxylovém konci Src, takže karboxylový konec Abl nemá funkční roli v řízení aktivity kinázy. Na rozdíl od Src mutace v SH2 doméně Abl, která ruší vazbu fosfotyrosinu, neaktivují Abl in vivo.[13] Pro potlačení kinázové aktivity Abl je důležitá doména SH3; mutace v doméně SH3 vedou k aktivaci Abl a buněčné transformaci.[14]

ZAP70 / Syk a JAK

Kinázová aktivita Syk je regulována doménami SH2. Vazba dvou SH2 domén na tyrosin-fosforylovaný ITAM Předpokládá se, že sekvence (aktivační motiv na bázi imunoreceptorového tyrosinu) v zeta řetězci receptoru T-buněk uvolňují inhibiční omezení kinázové domény, což vede ke stimulaci katalytické aktivity.[15] Kinázová aktivita Zap70 lze zvýšit fosforylací Tyr-493 v aktivační smyčce členem rodiny Src Lck. Naopak fosforylace Tyr-492 inhibuje kinázovou aktivitu Zap70; mutace Tyr-492 na fenylalanin vede k hyperaktivitě Zap70.[16]

Jak rodina Členové mají plně funkční tyrosinkinázovou doménu a navíc pseudokinázovou doménu, ve které substituce několika klíčových katalytických zbytků vede k deaktivaci aktivity kinázy.[17] Tato pseudokinázová doména je enzymaticky nefunkční, ale možná hraje roli v regulaci aktivity Jak. Pokusy s mutantem člena rodiny Jak Tyk2, ve kterém je odstraněna pseudokinázová doména, ukázal, že těmto mutantním enzymům chybí katalytická aktivita in vitro a není schopen interferonem zprostředkované signální transdukce.[18] Naproti tomu další mutant z rodiny Jak Jak2, který také postrádal doménu pseudokinázy, byl schopen zprostředkovat signalizaci růstového hormonu. Role pseudokinázové domény v regulaci Jak stále není plně objasněna. V aktivační smyčce jsou dvě místa fosforylace tyrosinu. Je známo, že autofosforylace prvního z těchto tyrosinů je důležitá pro stimulaci aktivity a biologické funkce tyrosinkinázy,[19] ale role druhého tyrosinu není jasná.

JAK jsou také regulovány SOCS (supresor cytokinové signalizace) proteiny. Tyto proteiny obsahují sekvenci pseudo-substrátu, o které se předpokládá, že interferuje s vazbou Jak substrátu a přenosem fosforylu.[20] Kromě sekvence pseudo-substrátu mají proteiny SOCS doménu SH2, která se váže na fosfotyrosin v aktivační smyčce Jak,[21] což může usnadnit interakci mezi sekvencí pseudosubstrátu a kinázovou doménou. Vazba domény SH2 na aktivační smyčku může také blokovat přímý přístup k substrátu nebo změnit konformaci aktivační smyčky k potlačení katalytické aktivity.

Inhibitory

Mutace v genu pro nereceptorovou tyrosinkinázu může vést k aberantní aktivitě tohoto enzymu. Tato patologicky zvýšená aktivita nRTK může být zodpovědná za růst a progresi rakovinných buněk, indukci rezistence na léky, tvorbu metastáza a nádor neovaskularizace. Inhibice nRTK může pomoci při léčbě těchto nádorů. Některé z inhibitorů nRTK jsou již testovány jako protinádorové látky. Tento cílená terapie blokuje intracelulární procesy zapojené do nádorové transformace buněk a / nebo udržování maligního fenotypu nádorových buněk. Obvykle monoklonální protilátky se používají k cílené blokádě RTK, které blokují extracelulární doménu receptoru a zabraňují vazbě ligandu. Pro specifickou blokádu nRTK se však nazývají nízkomolekulární látky Inhibitor tyrosinkinázy (TKI), které blokují transdukční kaskádu buď na intracytosplasmatické úrovni, nebo přímo blokují nRTK.

Příklady

Příklady nereceptorových tyrosin kináz zahrnují:

Reference

  1. ^ Weiss A, Littman DR (leden 1994). "Transdukce signálu receptory antigenu lymfocytů". Buňka. 76 (2): 263–74. doi:10.1016/0092-8674(94)90334-4. PMID  8293463. S2CID  13225245.
  2. ^ Vihinen M, Vetrie D, Maniar HS, Ochs HD, Zhu Q, Vorechovský I, Webster AD, Notarangelo LD, Nilsson L, Sowadski JM (prosinec 1994). „Strukturální základ pro agamaglobulinemii spojenou s chromozomem X: onemocnění tyrosinkinázou“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 91 (26): 12803–7. Bibcode:1994PNAS ... 9112803V. doi:10.1073 / pnas.91.26.12803. PMC  45528. PMID  7809124.
  3. ^ Tsukada S, Saffran DC, Rawlings DJ, Parolini O, Allen RC, Klisak I, Sparkes RS, Kubagawa H, Mohandas T, Quan S (leden 1993). „Deficitní exprese cytoplazmatické tyrosinkinázy B buněk v lidské X-vázané agamaglobulinemii“. Buňka. 72 (2): 279–90. doi:10.1016 / 0092-8674 (93) 90667-F. PMID  8425221. S2CID  32339052.
  4. ^ Neet K, Hunter T (únor 1996). "Skupiny nereceptorových proteinů-tyrosinkináz". Geny buňky. 1 (2): 147–69. doi:10.1046 / j.1365-2443.1996.d01-234.x. PMID  9140060. S2CID  38301879.
  5. ^ Songyang Z, Carraway KL, Eck MJ, Harrison SC, Feldman RA, Mohammadi M, Schlessinger J, Hubbard SR, Smith DP, Eng C (únor 1995). „Katalytická specificita protein-tyrosin kináz je rozhodující pro selektivní signalizaci“. Příroda. 373 (6514): 536–9. Bibcode:1995 Natur.373..536S. doi:10.1038 / 373536a0. PMID  7845468. S2CID  1105841.
  6. ^ Kuriyan J, Cowburn D (1997). "Modulární rozpoznávací peptidové domény v eukaryotické signalizaci". Annu Rev Biophys Biomol Struct. 26: 259–88. doi:10.1146 / annurev.biophys.26.1.259. PMID  9241420.
  7. ^ Isakoff SJ, Cardozo T, Andreev J, Li Z, Ferguson KM, Abagyan R, Lemmon MA, Aronheim A, Skolnik EY (září 1998). „Identifikace a analýza cílů obsahujících PH doménu fosfatidylinositol 3-kinázy pomocí nového in vivo testu v kvasinkách“. EMBO J.. 17 (18): 5374–87. doi:10.1093 / emboj / 17.18.5374. PMC  1170863. PMID  9736615.
  8. ^ Tonks NK, Neel BG (listopad 1996). "Od formy k funkci: signalizace proteinovými tyrosin fosfatázami". Buňka. 87 (3): 365–8. doi:10.1016 / S0092-8674 (00) 81357-4. PMID  8898190. S2CID  5591073.
  9. ^ Nada S, Okada M, MacAuley A, Cooper JA, Nakagawa H (květen 1991). „Klonování komplementární DNA pro protein-tyrosinkinázu, která specificky fosforyluje negativní regulační místo p60c-src“. Příroda. 351 (6321): 69–72. Bibcode:1991Natur.351 ... 69N. doi:10.1038 / 351069a0. PMID  1709258. S2CID  4363527.
  10. ^ Cooper JA, Gould KL, Cartwright CA, Hunter T (březen 1986). „Tyr527 je fosforylován v pp60c-src: důsledky pro regulaci“. Věda. 231 (4744): 1431–4. Bibcode:1986Sci ... 231.1431C. doi:10.1126 / science.2420005. PMID  2420005.
  11. ^ A b Kmiecik TE, Shalloway D (duben 1987). "Aktivace a potlačení transformační schopnosti pp60c-src mutací jeho primárních míst fosforylace tyrosinu". Buňka. 49 (1): 65–73. doi:10.1016/0092-8674(87)90756-2. PMID  3103925. S2CID  35630246.
  12. ^ Erpel T, Superti-Furga G, Courtneidge SA (březen 1995). „Mutační analýza domény Src SH3: stejné zbytky povrchu vázajícího ligand jsou důležité pro intra- a intermolekulární interakce“. EMBO J.. 14 (5): 963–75. doi:10.1002 / j.1460-2075.1995.tb07077.x. PMC  398168. PMID  7534229.
  13. ^ Mayer BJ, Baltimore D (květen 1994). „Mutagenní analýza rolí domén SH2 a SH3 při regulaci Abl tyrosinkinázy“. Mol. Buňka. Biol. 14 (5): 2883–94. doi:10,1128 / mcb.14.5.2883. PMC  358656. PMID  8164650.
  14. ^ Van Etten RA, Debnath J, Zhou H, Casasnovas JM (květen 1995). „Zavedení bodové mutace se ztrátou funkce z oblasti SH3 genu Caenorhabditis elegans sem-5 aktivuje transformační schopnost c-abl in vivo a ruší vazbu ligandů bohatých na prolin in vitro“. Onkogen. 10 (10): 1977–88. PMID  7539119.
  15. ^ Shiue L, Zoller MJ, Brugge JS (květen 1995). „Syk je aktivován peptidy obsahujícími fosfotyrosin, které představují aktivační motivy na bázi tyrosinu vysoce afinitního receptoru pro IgE“. J. Biol. Chem. 270 (18): 10498–502. doi:10.1074 / jbc.270.18.10498. PMID  7537732.
  16. ^ Kong G, Dalton M, Bubeck Wardenburg J, Straus D, Kurosaki T, Chan AC (září 1996). „Zřetelná místa fosforylace tyrosinu v ZAP-70 zprostředkovávají aktivaci a negativní regulaci funkce receptoru antigenu“. Mol. Buňka. Biol. 16 (9): 5026–35. doi:10.1128 / MCB.16.9.5026. PMC  231504. PMID  8756661.
  17. ^ Wilks AF, Harpur AG, Kurban RR, Ralph SJ, Zürcher G, Ziemiecki A (duben 1991). „Dvě nové protein-tyrosinkinázy, každá s druhou katalytickou doménou související s fosfotransferázou, definují novou třídu proteinových kináz“. Mol. Buňka. Biol. 11 (4): 2057–65. doi:10.1128 / MCB.11.4.2057. PMC  359893. PMID  1848670.
  18. ^ Velazquez L, Mogensen KE, Barbieri G, Fellous M, Uzé G, Pellegrini S (únor 1995). "Zřetelné domény proteinové tyrosinkinázy tyk2 potřebné pro vazbu interferonu-alfa / beta a pro signální transdukci". J. Biol. Chem. 270 (7): 3327–34. doi:10.1074 / jbc.270.7.3327. PMID  7531704.
  19. ^ Feng J, Witthuhn BA, Matsuda T, Kohlhuber F, Kerr IM, Ihle JN (květen 1997). „Aktivace katalytické aktivity Jak2 vyžaduje fosforylaci Y1007 v aktivační smyčce kinázy“. Mol. Buňka. Biol. 17 (5): 2497–501. doi:10,1128 / mcb.17.5.2497. PMC  232098. PMID  9111318.
  20. ^ Starr R, Novak U, Willson TA, Inglese M, Murphy V, Alexander WS, Metcalf D, Nicola NA, Hilton DJ, Ernst M (srpen 1997). „Zvláštní role alfa-řetězce receptoru pro inhibiční faktor leukémie a gp130 v signální transdukci specifické pro daný buněčný typ“. J. Biol. Chem. 272 (32): 19982–6. doi:10.1074 / jbc.272.32.19982. PMID  9242667.
  21. ^ Sasaki A, Yasukawa H, Suzuki A, Kamizono S, Syoda T, Kinjyo I, Sasaki M, Johnston JA, Yoshimura A (červen 1999). „Cytokinem indukovatelný SH2 protein-3 (CIS3 / SOCS3) inhibuje Janus tyrosinkinázu vazbou přes N-koncovou kinázovou inhibiční oblast i doménu SH2“. Geny buňky. 4 (6): 339–51. doi:10.1046 / j.1365-2443.1999.00263.x. PMID  10421843. S2CID  24871585.