Розкриття статей
Препарати
Біохімія та мікробіологія
Бібліографічні рекомендації
Зв'язок
Тирозинкінази
Деякі фактори росту, такі як інсулін, епідермальний фактор росту (EGF, його абревіатури англійською мовою) та похідний тромбоцитами фактор росту вони зв’язуються з великими білками (рецепторами), вбудованими в клітинні мембрани. Ці рецептори виступають із клітинної мембрани по обидва боки: в тій частині рецептора, яка виступає назовні, ліганд зв’язується; а в тій частині, яка виступає у бік цитозолю, він взаємодіє з іншими білками, ініціюючи клітинні шляхи передачі сигналів, основоположні в клітинному функціонуванні.
Рецепторні домени, орієнтовані на цитозоль, мають активність "тирозинкіназ", які, як згадувалось у попередньому параграфі, здійснюють передачу сигналу в різноманітних та трансцендентних біохімічних процесах.
Гени, що кодують фрагменти позаклітинних білків, і гени, що кодують кінази (тирозинкінази), були злиті в один ген, кодуючи один білок з його позаклітинними та внутрішньоклітинними доменами.
Перший приклад:
епідермальний фактор росту (EGF від його скорочення англійською мовою, Епідермічний фактор зростання) - це білок 53 амінокислот і молекулярна маса 56 кідальтон.
Як випливає з його назви, EGF стимулює ріст епідермальних та епітеліальних клітин.
EGF утворюється з великого білка-попередника. Утворення біологічно активного білка з розщеплення іншого великого білка є загальним для більшості факторів росту та гормонів. Він являє собою еволюційну ремінісценцію, яка спостерігається також при активації зимогенів (або зимогенів) з утворенням ферментів з каталітичною активністю.
Першим етапом на шляху передачі сигналу є зв'язування епідермальний фактор росту (EGF) з його рецептором (EFGr). Цей рецептор (EFGr) - величезний поліпептид з 1186 амінокислот.
EGFr неактивний за відсутності EGF. Коли в позаклітинному домені відбувається зв’язування з рецептором ліганду (тобто EGF↔EGFr), рецептор активується двома послідовними процесами: димеризацією з подальшим фосфорилюванням у цитозольному домені "тирозинкінази".
Другий приклад:
інсулін це димер двох пептидів α і β, пов’язаних дисульфідними містками (цистиновими містками) (-S-S-). Зв’язування молекули інсуліну з його рецептором призводить до зміни конформації останнього таким чином, що відповідні амінокислоти тирозину кожного з двох мономерів інсуліну розташовані в активному центрі іншого мономеру; ситуація, яка робить можливим перехресне фосфорилювання.
Як передається сигнал за межі рецептора тирозинкінази?
Фосфорильовані тирозинкінази служать якорями для доменів SH2 інших білків.
A білка адаптер (Grb2) перетворює початковий сигнал [(початкове фосфорилювання EGF (Епідермічний фактор зростання)] з остаточним фактом, який є стимуляцією росту клітин. Коли відбувається фосфорилювання рецептора, домен SH2 адаптерного білка (Grb2) зв'язується з фосфотирозиновими залишками рецептора тирозинкінази.
Grb2 асоціюється з іншим білком, який називається Сос (злиття з доменами SH3). Ці домени більш конкретно зв'язуються з ділянками поліпептиду з великою кількістю залишків амінокислот проліну.
Домени SH3, як і домени SH2, містять багато білків, що містять їх, і повторюються.
Білок Сос зв’язується з іншим білкомРас). Білок Рас активоване зв'язується з іншими компонентами молекулярної ланцюга, викликаючи активацію протеїнкінази-серин-треонін. Ці білки фосфорилюють певні мішені, що сприяють росту клітин.
Підсумовуючи: трансдукція молекулярних сигналів відбувається за допомогою специфічних взаємодій білка і білка (через домени SH2 та SH3), які пов’язують початковий акт зв’язування ліганду з його рецептором із зростанням клітин (кінцевий ефект).
Білок РАН: СИГНАЛІЗУВАННЯ ПРОТЕІНІВ
Крім того протеїнкінази, існує ще одне важливе сімейство клітинних сигнальних білків: малі білки G, також називається GTP-ручки. Ці білки (GTP-ручки) поділяються на різні підсімейства: Рас, Ро, Арф, Раб Y Побіг. Ця підродина білків виконує набір життєво важливих для клітин функцій, включаючи зростання, диференціація, рухливість клітин, цитокінез Y транспорт молекул та іонів.
Всі ці сG білки вони коливаються між двома станами: активним (приєднаним до ГТП) та неактивним (ВВП). Білки G гетерометричний відрізняються від мономерний за молекулярним розміром (30↔35 кілодальтон проти 20-25 кілодальтонів).
У своїй активній формі (пов'язані з GTP) малі (мономерні) білки G, такі як Рас, вони стимулюють ріст і диференціацію клітин. Згадайте з попередніх пунктів, що білок Сос є стадією безпосередньо перед введенням білка Рас у послідовності, яка починається зі зв'язування "Епідермального фактора росту" зі своїм рецептором. Білок Сос робить обмін ВВП на ГТФ життєздатним у білках Рас, тобто його активація. Білок Рас Він представляє внутрішню активність петлі GTP, яка служить для припинення сигналу та повернення системи в неактивний стан. Цей процес є повільним (з метаболічної точки зору) і може бути прискорений залученням допоміжних білків, які називаються білками, що активують GTPase (GAP). Фактори обміну гуанінових нуклеотидів та білки, що активують GTPase, дозволяють циклу білка G функціонувати з належною швидкістю, щоб забезпечити подальше продовження сигналу на жорсткому рівні.
ВИРІШЕННЯ СИГНАЛІЗАЦІЙНИХ ШЛЯХІВ, ПІДКЛЮЧЕНИХ ПРИ РАКІ І ІНШИХ ХВОРОБАХ
Розшифровка типів раку та шляхів передачі сигналу була досягнута в результаті вивчення певного вірусного походження.
Приклад: вірус саркоми Рус є ретровірусом, який викликає у курей рак мезодермальної тканини (саркому). Окрім генів, необхідних для саморозмноження вірусу, існує ген (онкоген), який називається v-src. Цей ген призводить до злоякісної трансформації чутливих клітин. Білок, кодований цим геном, має тип тирозинкіназа з доменами SH2 та SH3. Існує версія гена в клітинах, експресія яких не призводить до ракової трансформації. Цей ген (прото-онкоген) називається c-src. Амінокислотна послідовність білка, кодованого геном v-scr несе близьку гомологію до версії гена c-src. Білок, кодований геном с-src є білком, що передає сигнал, функція якого регулює ріст клітин. Мінімальні відмінності у послідовності амінокислот між білками, кодованими протоонкогеном (c-src) та вірусного онкогену (v-scr) відповідають за те, чи має місце злоякісна трансформація клітин, тобто масивний та руйнівний поділ, що призводить до саркоми.
Аналіз структури білка, кодованого прото-онкогеном (c-src) у своїй неактивній конформації показує складні взаємозв'язки між трьома основними доменами. Поруч з аміно-кінцевим (N-кінцевим) кінцем білка знаходиться домен SH3, а потім домен SH2 і домен з активністю "кінази". На протилежному кінці білка (С-кінцевий) присутній залишок фосфотирозину, приєднаний до домену SH2. У свою чергу, домен SH2 пов'язаний з доменом SH3 через домен "кінази". Цей набір взаємодій підтримує домен "кінази" в неактивній конформації.
Білок, кодований прото-онкогеном c-src Його можна активувати за допомогою трьох різних процесів:
1) Залишок фосфотирозину (приєднаний до домену SH2) може бути витіснений іншим поліпептидом, який містить фосфотирозин і має високу спорідненість до домену SH2.
2) Фосфотирозин може бути ферментативно розщеплений фосфатазою.
3) Приєднання до домену SH3 може бути витіснене поліпептидом з високою спорідненістю до домену SH3.
Білок, кодований геном c-src реагує на різні сигнали. Амінокислотна послідовність білка, кодованого вірусним онкогеном (v-src) має важливу гомологію (90%) з білком, кодованим протоонкогеном (c-src). Як вони можуть мати таку різну біологічну активність? 19 амінокислот на карбоновому кінці білка замінюються іншою послідовністю з 11 амінокислот, у яких відсутня амінокислота тирозин. Це має важливе значення для фосфорилювання до фосфотирозину.
v-src це був перший виявлений онкоген. Згодом було розшифровано багато інших онкогенів, усі вони з активністю "протеїнкінази".
Як ви отримуєте вірус саркоми Рус мутована версія гена src?
Під час зараження геном вірусу може частково захопити ген у свого господаря, втрачаючи область, яка кодує останні амінокислоти. Цей ген міг забезпечити вірус саркоми Рус еволюційна перевага шляхом сприяння зростанню вірусу при введенні вірусу в клітину-господаря.
Несправна активність петлі GTP у регуляторному білку також може призвести до раку. Ген Рас (який кодує білки Рас) - один із генів, які мутуються у пухлинах людини. Клітини ссавців містять три білки Рас з 21 кДа молекулярної маси: H-Ras, K-Ras Y N-Ras, в діапазоні між формами GTP та GDP. У пухлинах людини найпоширеніші мутації генів Рас саме вони призводять до втрати здатності гідролізувати ГТФ. Отже, білок Рас завжди залишається в активній формі і продовжує стимулювати ріст клітин.
Протеїнкінази в еритропоетичних сигнальних шляхах
Ферменти "тирозинкінази" беруть участь у різноманітних і трансцендентних клітинних процесах:
1) Ріст і диференціація клітин.
2) Модифікація гістонів (позитивно заряджені білки, які стабілізують чисту негативно заряджену ДНК в ядрі).
3) Сигнальні шляхи вродженого та адаптивного імунітету.
4) Шляхи передачі сигналу в цитоплазмі, пов'язані з:
а) Рецептори типу 1 (гормон росту, пролактин, еритропоетин, тромбопоетин).
b) рецептори типу 2 (IFNα, IFNβ, IFNδ, інтерлейкіни).
Після зв’язування факторів росту з поверхневими рецепторами в цитоплазматичних хвостах мембранного рецептора відбувається фосфорилювання залишків тирозину, створюючи ділянки зв’язування білків СТАТ.
Наступним етапом є фосфорилювання білків СТАТ. Білки СТАТ Гомодимери або гетеродимери фосфорильованої форми. Транслокація в ядро відбувається там, де вони активізують транскрипцію певних генів.
Клітинна стимуляція еритропоетином (ЕРО) під час еритропоезу призводить до аутофосфорилювання JAK2 і подальше його зв'язування з рецептором еритропоетину (EPOr). Цей рецептор фосфорилюється у своєму цитоплазматичному домені. Наступні СТАТУС5 (STAT5A або STAT5B) фосфорилюються і активуються JAK2. Після активації (JAK2), він димеризується і рухається до клітинного ядра, де сприяє транскрипції основних генів, що беруть участь в модуляції еритропоезу.
Сарагоса, 27 червня 2012 р
Доктор Хосе Мануель Лопес Трікас
Спеціаліст фармацевт Лікарняна аптека