Divulgarea articolelor

Medicamente

Biochimie și Microbiologie

Recomandări bibliografice

a lua legatura

tirozin-kinaze

Tirozin kinaze

Unii factori de creștere precum insulină, factor de creștere epidermică (EGF, a acronimului său în engleză) și factor de creștere derivat din trombocite se leagă de proteine ​​mari (receptori) încorporate în membranele celulare. Acești receptori ies din membrana celulară de ambele părți: în partea receptorului care iese în afară, ligandul se leagă; iar în partea care iese spre citosol, acesta interacționează cu alte proteine, inițiind căi de semnalizare celulară, fundamentale în funcționarea celulară.

Domeniile receptorilor orientate spre citosol au activitate „tirozin-kinaze” care, după cum sa menționat în paragraful anterior, efectuează transducția semnalului în procese biochimice diverse și transcendente.

Genele care codifică fragmente de proteine ​​extracelulare și genele care codifică kinaze (tirozin kinaze) au fost fuzionate într-o singură genă, codificând o singură proteină cu domeniile sale extracelulare și intracelulare.

Un prim exemplu:

factor de creștere epidermică (EGF din acronimul său în engleză, Factor de creștere epidermic) este o proteină de 53 aminoacizi și o greutate moleculară de 56 kilodaltoni.

După cum se deduce din numele său, EGF stimulează creșterea celulelor epidermice și epiteliale.

EGF este format dintr-o proteină precursor mare. Formarea unei proteine ​​biologic active din scindarea altei proteine ​​mari este comună majorității factorilor de creștere și a hormonilor. Reprezintă o reminiscență evolutivă care se observă și în activarea zimogenilor (sau zimogenilor) pentru a forma enzime cu activitate catalitică.

Prima etapă a căii de transducție a semnalului este legarea factor de creștere epidermică (EGF) cu receptorul său (EFGr). Acest receptor (EFGr) este un imens polipeptid de 1.186 aminoacizi.

EGFr este inactiv în absența EGF. Când legarea ligandului ↔receptor (adică EGF↔EGFr) are loc în domeniul extracelular, receptorul este activat prin două procese consecutive: dimerizare urmată de fosforilare în domeniul citosolic "tirozin kinază".

Un al doilea exemplu:

insulină este un dimer de două peptide α și β, legate de punți disulfidice (punți de cistină) (-S-S-). Legarea unei molecule de insulină de receptorul său duce la o schimbare a conformației acestuia din urmă, în așa fel încât aminoacizii tirozinici corespunzători ai fiecăruia dintre cei doi monomeri de insulină sunt localizați în centrul activ al celuilalt monomer; situație care face posibilă fosforilarea încrucișată.

Cum este transferat semnalul dincolo de receptorul tirozin kinazei?

Tirozin kinazele fosforilate servesc drept ancore pentru domeniile SH2 ale altor proteine.

A proteină adaptor (Grb2) convertește semnalul inițial [(fosforilarea inițială EGF (Factor de creștere epidermic)] cu faptul final, care este stimularea creșterii celulare. Când apare fosforilarea receptorului, domeniul SH2 al proteinei adaptoare (Grb2) se leagă de resturile de fosfotirozină ale receptorului tirozin kinază.

Grb2 este asociat cu o altă proteină numită Sos (fuzionarea cu domeniile SH3). Aceste domenii se leagă mai specific de întinderi ale polipeptidei cu resturi abundente de aminoacizi prolină.

Domeniile SH3, ca și domeniile SH2, sunt abundente și repetitive în proteinele care le conțin.

Proteina Sos se leagă de altă proteinăRas). Proteina Ras activat se leagă de alte componente ale circuitului molecular determinând activarea proteine-kinaze-serina-treonina. Aceste proteine ​​fosforilează anumite ținte care promovează creșterea celulelor.

În rezumat: transducția semnalelor moleculare are loc prin interacțiuni specifice proteine ​​↔ proteine ​​(prin domeniile SH2 și SH3) care leagă actul inițial de legare a ligandului de receptorul său cu creșterea celulară (efect final).

PROTEINĂ RAS: SEMNALIZARE PROTEINA G

Pe lângă protein kinaze, există o altă familie importantă de proteine ​​de semnalizare celulară: proteine ​​G mici, numit si Mânere GTP. Aceste proteine ​​(Mânere GTP) sunt împărțite în diferite subfamilii: Ras, Rho, Arf, Rab Da A fugit. Această subfamilie de proteine ​​îndeplinește un set de funcții vitale pentru celule, inclusiv creştere, diferenţiere, motilitatea celulară, citokinezie Da transportul moleculelor și al ionilor.

Toate acestea pProteine ​​G oscilează între două stări: activă (atașată GTP) și inactivă (PIB). Proteine G heterometric diferă de monomeric în mărime moleculară (30↔35 kilodaltoni vs. 20↔25 kilodaltoni).

În forma lor activă (legată de GTP) proteine ​​G mici (monomerice), cum ar fi Ras, stimulează creșterea și diferențierea celulelor. Amintiți-vă din paragrafele anterioare că proteina Sos este etapa imediat anterioară proteinei Ras în secvența care începe cu legarea „factorului de creștere epidermică” de receptorul său. Proteina Sos face ca schimbul de PIB pentru GTP să fie viabil în proteine Ras, adică activarea acestuia. Proteina Ras Prezintă o activitate intrinsecă de buclă GTP, care servește la terminarea semnalului și readucerea sistemului la starea sa inactivă. Acest proces este lent (din punct de vedere metabolic) și poate fi accelerat prin implicarea proteinelor auxiliare numite proteine ​​activatoare GTPase (GAP). Factorii de schimb de nucleotide de guanină și proteinele care activează GTPase permit ciclului proteinei G să funcționeze la viteza adecvată pentru a permite continuarea ulterioară a semnalului la un nivel strâns.

DEFECTE ÎN CĂILE DE SEMNALIZARE SUBCLASIVE ÎN CANCER ȘI ALTE BOLI

Descifrarea tipurilor de cancer și a căilor de transducție a semnalului a fost realizată din studiul anumitor origini virale.

Un exemplu: virusul sarcomului Rous este un retrovirus care provoacă cancer de țesut mezodermic (sarcom) la găini. Pe lângă genele necesare auto-replicării virusului, există o genă (oncogenă) numită v-src. Această genă duce la transformarea malignă a celulelor sensibile. Proteina codificată de această genă este de tipul tirozin kinaza cu domenii SH2 și SH3. Există o versiune a genei în celule a căror expresie nu duce la transformări canceroase. Această genă (proto-oncogenă) se numește c-src. Secvența de aminoacizi a proteinei codificate de genă v-scr poartă o omologie apropiată de versiunea genei c-src. Proteina codificată de gena c-src este o proteină de transducție a semnalului a cărei funcție este de a regla creșterea celulară. Diferențe minime în secvența de aminoacizi între proteinele codificate de proto-oncogen (c-src) și în oncogene virale (v-scr) sunt responsabili de faptul dacă are loc sau nu transformarea celulară malignă, adică diviziunea masivă și perturbatoare care duce la sarcom.

Analiza structurii proteinei codificate de proto-oncogen (c-src) în conformația sa inactivă prezintă o relație complexă între cele trei domenii principale. Lângă capătul amino-terminal (N-terminal) al proteinei se află domeniul SH3, urmat de domeniul SH2 și domeniul cu activitate „kinază”. La capătul opus al proteinei (C-terminal) este prezent un reziduu de fosfotirozină, legat de domeniul SH2. La rândul său, domeniul SH2 este legat de domeniul SH3 prin domeniul „kinază”. Acest set de interacțiuni menține domeniul "kinazei" într-o conformație inactivă.

Proteina codificată de proto-oncogen c-src Poate fi activat prin trei procese diferite:

1) Reziduul de fosfotirozină (atașat la domeniul SH2) poate fi deplasat de o altă polipeptidă care conține fosfotirozină și are o afinitate mare pentru domeniul SH2.

2) Fosfotirosina poate fi clivată enzimatic de o fosfatază.

3) Legarea la domeniul SH3 poate fi deplasată de o polipeptidă cu afinitate mare pentru domeniul SH3.

Proteina codificată de genă c-src răspunde la diferite semnale. Secvența de aminoacizi a proteinei codificate de oncogene virale (v-src) are o omologie importantă (90%) cu proteina codificată de proto-oncogenă (c-src). Cum pot avea o activitate biologică atât de diferită? Cei 19 aminoacizi de la capătul carboxilic al proteinei sunt înlocuiți cu o secvență diferită de 11 aminoacizi lipsiți de aminoacid tirozină. Acest lucru este esențial pentru a avea loc fosforilarea în fosfotirozină.

v-src a fost primul oncogen descoperit. Ulterior, au fost descifrate multe alte oncogene, toate cu activitate de „proteină-kinază”.

De unde provine virusul sarcom Rous versiunea mutată a genei src?

În timpul infecției, genomul virusului poate captura parțial o genă de la gazda sa pierzând regiunea care codifică ultimii aminoacizi. Este posibil ca această genă să fi furnizat virusul sarcomului Rous un avantaj evolutiv prin promovarea creșterii virale atunci când virusul este introdus într-o celulă gazdă.

O activitate defectuoasă a buclei GTP într-o proteină reglatoare poate duce, de asemenea, la cancer. Gen Ras (care codifică proteinele Ras) este una dintre genele care apar mutate în tumorile umane. Celulele mamiferelor conțin trei proteine Ras de 21 kilodaltoni cu greutate moleculară: H-Ras, K-Ras Da N-Ras, variind între formele GTP și PIB. La tumorile umane, cele mai frecvente mutații genetice Ras sunt cele care duc la pierderea capacității de hidrolizare a GTP. Deci proteina Ras rămâne întotdeauna în forma sa activă și continuă să stimuleze creșterea celulară.

Protein kinaze în căile de semnalizare eritropoietică

Enzimele „tirozin-kinază” sunt implicate în procese celulare diverse și transcendente:

1) Creșterea și diferențierea celulelor.

2) Modificarea histonelor (proteine ​​încărcate pozitiv care stabilizează ADN net încărcat negativ în nucleu).

3) Căi de semnalizare a imunității înnăscute și adaptative.

4) Căi de transducție a semnalului în citoplasmă, asociate cu:

a) Receptorii de tip 1 (hormon de creștere, prolactină, eritropoietină, trombopoietină).

b) Receptorii de tip 2 (IFNα, IFNβ, IFNδ, interleukine).

După legarea factorilor de creștere de receptorii de suprafață, fosforilarea reziduurilor de tirozină are loc în cozile citoplasmatice ale receptorului de membrană, creând site-uri de legare pentru proteine STAT.

Următorul pas este fosforilarea proteinelor STAT. Proteine STAT Fosforilate formează homodimeri sau heterodimeri. Translocarea către nucleu are loc acolo unde activează transcrierea genelor specifice.

Stimularea celulară cu eritropoietină (EPO) în timpul eritropoiezei duce la autofosforilarea JAK2 și legarea ulterioară a acestuia la receptorul de eritropoietină (EPOr). Acest receptor este fosforilat în domeniul său citoplasmatic. Ca urmare a STAT5 (STAT5A sau STAT5B) sunt fosforilate și activate de JAK2. Odată activat (JAK2), se dimerizează și se mută în nucleul celular unde promovează transcrierea genelor esențiale implicate în modularea eritropoiezei.

Zaragoza, 27 iunie 2012

Dr. José Manuel López Tricas

Farmacist specialist Farmacie spital