Dephosphorylation

V.B Protein Phosphatases in RPTK Signaling

La dephosphorylation de tirosina es otro mecanismo de acción rápida para la inhibición o terminación de la señalización de las RPTKs. La fosforilación de proteínas en la transducción de señales es reversible, y las PTKs actúan en concierto con las PTPasas en la determinación de la iniciación, extensión y terminación de la fosforilación de tirosina. La desregulación de la señalización de las RPTK se produce no sólo a través de la desfosforilación directa de la propia RPTK (es decir, la RPTK es un sustrato para la PTPasa), sino también a través de la desfosforilación de una diana crucial de la RPTK. Dado que las proteínas fosforiladas con tirosina, las proteínas fosforiladas con serina y treonina, e incluso los fosfolípidos son mediadores de la señalización de las RPTK, hay ejemplos de fosfatasas específicas de proteínas con serina/treonina y fosfatasas lipídicas específicas de fosfoinositidos que también median en la desregulación de la señalización iniciada por las RPTK. A continuación se presentan algunos ejemplos, así como una breve descripción general de las proteínas fosfatasas.

Todas las PTPasas identificadas contienen un dominio PTPasa conservado, de ∼280 aminoácidos de longitud. Su actividad catalítica específica es aproximadamente 1000 veces mayor y mucho menos específica que la de las PTKs. Como en el caso de las PTKs, las PTPasas pueden dividirse en PTPasas transmembrana y citoplasmáticas. Las PTPasas transmembrana contienen regiones extracelulares con motivos como repeticiones tipo III de fibronectina, repeticiones tipo cadherina y dominios tipo inmunoglobulina. Tienen una única región transmembrana que suele ir seguida de dos dominios PTPasa, de los cuales sólo uno parece contribuir a la actividad catalítica. Como indica su región extracelular, algunas PTPasas transmembrana, como la PTPκ y la PTPμ, están implicadas en la adhesión celular homófila, y la PTPμ puede estabilizar los contactos célula-célula desfosforilando cateninas y cadherinas. Estas y otras PTPasas transmembrana no han sido implicadas en la desfosforilación directa de las RPTKs, en contraste con las PTPasas citoplásmicas, de las cuales varias son capaces de desfosforilar directamente las RPTKs.

La proteína tirosina fosfatasa citoplásmica de expresión hematopoyética SHP-1 es una de las dos únicas PTPasas que contienen dominio SH2 identificadas. SHP-1 se une a RPTKs activadas, como el CSF-1 y el receptor Kit/SCF, a través de cualquiera de sus dos dominios SH2. La unión SH2 de SHP-1, y de la estructuralmente relacionada SHP-2 (ver más adelante), alivia una restricción autoinhibitoria en el dominio PTPasa. En consecuencia, se ha demostrado que tanto los receptores CSF-1 como los Kit/SCF son sustratos directos de SHP-1 y que SHP-1 es importante para la regulación normal de la señalización de los receptores Kit y CSF-1. Esto también tiene relevancia fisiológica. Por lo tanto, los ratones con el fenotipo motheaten (me), que se debe a mutaciones de pérdida de función (LOF) de origen natural en SHP-1, tienen numerosas anomalías hematopoyéticas debido a la hiperproliferación de células mieloides/monocíticas y mastocitos. Se cree que la desregulación de la señalización de los receptores CSF-1 y Kit es la causa de estos defectos, lo que está respaldado por estudios que muestran que el fenotipo de los ratones mutantes dominantes de manchas blancas (W), que tienen mutaciones LOF naturales en Kit, se alivia al cruzarlos con los ratones mutantes me, y viceversa. Estos datos y otros más recientes que muestran transcripciones alternativas que causan truncamientos de SHP-1 o mutaciones de cambio de marco que resultan en la pérdida de SHP-1 en líneas celulares tumorales primarias que expresan Kit, establecidas a partir de pacientes leucémicos, indican que SHP-1 es un supresor de tumores.

La proteína tirosina fosfatasa PTP1B es otra fosfatasa citosólica, que está implicada en la desregulación directa de la señalización RPTK. PTP1B se une a los receptores de insulina e IGF-1 activados a través de su dominio catalítico N-terminal mediante un mecanismo desconocido. Tras la unión, PTP1B desfosforila directamente el propio receptor de insulina y su principal proteína de acoplamiento asociada, el sustrato-1 del receptor de insulina (IRS-1). En consecuencia, la deleción dirigida de PTP1B en ratones provoca la hiperfosforilación del receptor de insulina y del IRS-1 y la sensibilización de la señalización de la insulina. PTP1B también desfosforila STAT5a y STAT5b, impidiendo así su translocación nuclear y su actividad transcripcional. STAT5a y STAT5b son fosforiladas por las JAKs activadas por los receptores de citoquinas, pero también son fosforiladas directamente por varias RPTKs.

Sin embargo, la PTP1B, así como la PTPα similar al receptor, y la SHP-2, otra fosfatasa que contiene el dominio SH2, también han sido implicadas en la potenciación de la señalización aguas abajo de las RPTKs. La PTP1B se sobreexpresa en líneas celulares de cáncer de mama, donde provoca la desfosforilación de Tyr527 en el extremo C de c-Src. Esto conduce a una mayor actividad quinasa de Src, ya que la fosforilación de este sitio es inhibidora de la actividad de Src a través de un mecanismo alostérico y autoinhibitorio. La RPTPα transmembrana está fosforilada in vivo en Tyr789, lo que crea un sitio de unión para c-Src, permitiendo a la RPTPα desfosforilar Tyr527 en Src in vitro. Curiosamente, tanto la unión como la desfosforilación de Src dependen de la fosforilación en Tyr789, y se ha propuesto un mecanismo de desplazamiento de fosfotirosina para la activación de Src por RPTPα. En consecuencia, los mutantes de RPTPα defectuosos para la quinasa o Tyr789Phe abrogan la transformación neoplásica por RPTPα sobreexpresado, y la interrupción dirigida de RPTPα provoca una disminución de la actividad de los miembros de la familia Src en las células de los ratones mutantes, que se correlaciona con el aumento de los niveles de fosforilación de Tyr527. SHP-2, que se expresa de forma ubicua, se asocia in vivo a través de sus dominios SH2 con numerosos sustratos de RPTKs y PTKs, incluyendo los receptores para PDGF, EGF, factor de crecimiento similar a la insulina-1 (IGF-1), y SCF, así como la proteína de acoplamiento IRS-1. La SHP-2 se fosforila en respuesta a la estimulación con varios factores de crecimiento, y la SHP-2 fosforilada en tirosina se une a los receptores de PDGF o SCF, así como a la molécula adaptadora Grb2. La SHP-2 unida, a su vez, ha demostrado desfosforilar selectivamente residuos de tirosina en el PDGFR-β importantes para la unión de la PI 3′-quinasa y la GAP para Ras. Además, la microinyección de anticuerpos bloqueadores de SHP-2 o la expresión de dominios SH2 de SHP-2 o de SHP-2 catalíticamente inactivo inhibe la mitogénesis estimulada por EGF, insulina e IGF-1. Estos resultados sugieren que SHP-2 es un activador de la señalización de Ras y de otras vías de señalización reguladas por Grb2 y que posiblemente sea un modulador de la señalización de PI 3′-quinasa inducida por RPTK. Al igual que SHP-1, la unión de SHP-2 podría activar su función catalítica. También se afirma que SHP-2 desfosforila la Tyr527 en el extremo C de Src, lo que proporciona una regulación positiva adicional de la señalización.

Varias proteínas serina/treonina quinasas y sus sustratos son desfosforilados por la principal fosfatasa específica de serina/treonina PP2A. Se trata de una fosfatasa heterotrimérica citoplasmática y nuclear, que consta de una subunidad A estructural, una subunidad B reguladora y una subunidad C catalítica. La PP2A está unida a numerosas proteínas de andamiaje a través de su subunidad reguladora, y su actividad está estrechamente regulada en el contexto de los andamios ensamblados. Uno de los sustratos importantes en la señalización RPTK es el objetivo de la PI 3′-quinasa Akt, una proteína serina/treonina quinasa que media la supervivencia celular en parte a través de la fosforilación del miembro de la familia Bcl-2 Bad. La PP2A desfosforila el sitio de fosforilación activador T308 en Akt, crucial para la actividad de la cinasa. Además, la PP2A podría desfosforilar la molécula antiapoptótica Bcl-2, anulando su función de supervivencia. Se han identificado otros numerosos sustratos para la PP2A, muchos de los cuales son importantes objetivos de las RPTKs.

Dos fosfatasas específicas de fosfoinositidos, PTEN y SHIP1/2, respectivamente, desfosforilan específicamente la posición D-3 y D-5 del anillo de inositol en PtdIns(3,4,5)P3, uno de los principales efectores de la señalización de la PI 3′-quinasa. Esto contrarresta la señalización de la PI 3′-quinasa iniciada por la RPTK y, en consecuencia, se ha demostrado que el PTEN es un gen supresor de tumores humanos frecuentemente mutado. Las mutaciones inactivadoras de PTEN son decisivas en ciertos tumores neuronales, de mama y de células germinales en humanos, lo que se asocia con una mayor actividad de Akt.