Déphosphorylation

V.B Phosphatases protéiques dans la signalisation RPTK

La déphosphorylation de la tyrosine est un autre mécanisme à action rapide pour l’inhibition ou la fin de la signalisation provenant des RPTK. La phosphorylation des protéines dans la transduction du signal est réversible, et les PTK agissent de concert avec les PTPases pour déterminer l’initiation, l’étendue et la fin de la phosphorylation de la tyrosine. La régulation négative de la signalisation du RPTK se produit non seulement par la déphosphorylation directe de la phosphotyrosine du RPTK lui-même (c’est-à-dire que le RPTK est un substrat pour la PTPase), mais aussi par la déphosphorylation d’une cible en aval cruciale du RPTK. Comme les protéines phosphorylées par la tyrosine, les protéines phosphorylées par la sérine et la thréonine, et même les phospholipides sont des médiateurs de la signalisation RPTK, il existe des exemples de phosphatases spécifiques de la sérine/thréonine des protéines et de phosphatases lipidiques spécifiques des phosphoinositides qui médient également la régulation négative de la signalisation initiée par le RPTK. Quelques exemples suivent, ainsi qu’une brève description générale des protéines phosphatases.

Toutes les PTPases identifiées contiennent un domaine PTPase conservé, long de ∼280 acides aminés. Leur activité catalytique spécifique est environ 1000 fois plus élevée et beaucoup moins spécifique que celle des PTKs. Comme c’est le cas pour les PTK, les PTPases peuvent être divisées en PTPases transmembranaires et cytoplasmiques. Les PTPases transmembranaires contiennent des régions extracellulaires avec des motifs tels que des répétitions de type fibronectine de type III, des répétitions de type cadhérine et des domaines de type immunoglobuline. Elles possèdent une seule région transmembranaire généralement suivie de deux domaines PTPase, dont un seul semble contribuer à l’activité catalytique. Comme leur région extracellulaire l’indique, certaines PTPases transmembranaires, telles que PTPκ et PTPμ, sont impliquées dans l’adhésion cellulaire homophile, et PTPμ peut stabiliser les contacts entre cellules en déphosphorylant les caténines et les cadhérines. Ces PTPases et d’autres PTPases transmembranaires n’ont pas été impliquées dans la déphosphorylation directe des RPTK, contrairement aux PTPases cytoplasmiques, dont plusieurs sont capables de déphosphoryler directement les RPTK.

La protéine tyrosine phosphatase cytoplasmique SHP-1, exprimée de manière hématopoïétique, est l’une des deux seules PTPases contenant un domaine SH2 identifiées. SHP-1 se lie aux RPTKs activés, comme le CSF-1 et le récepteur Kit/SCF, par l’intermédiaire de l’un de ses deux domaines SH2. La liaison SH2 de la SHP-1, et de la SHP-2 structurellement apparentée (voir plus loin), libère une contrainte auto-inhibitrice sur le domaine PTPase. En conséquence, il a été démontré que les récepteurs CSF-1 et Kit/SCF sont des substrats directs de la SHP-1 et que la SHP-1 est importante pour la régulation négative normale de la signalisation des récepteurs Kit et CSF-1. Cela a également une pertinence physiologique. Ainsi, les souris présentant le phénotype motheaten (me), qui est dû à des mutations naturelles de type perte de fonction (LOF) dans la SHP-1, présentent de nombreuses anomalies hématopoïétiques dues à l’hyperprolifération des cellules myéloïdes/monocytaires et des mastocytes. On pense que la dérégulation de la signalisation des récepteurs CSF-1 et Kit est à l’origine de ces anomalies, ce qui est confirmé par des études montrant que le phénotype des souris mutantes dominantes à taches blanches (W), qui présentent des mutations LOF naturelles dans Kit, est atténué par le croisement avec les souris mutantes me, et vice versa. Ces données et des données plus récentes montrant des transcrits alternatifs provoquant soit des troncatures de SHP-1, soit des mutations de décalage de cadre entraînant la perte de SHP-1 dans les lignées cellulaires tumorales primaires exprimant Kit, établies à partir de patients leucémiques, indiquent que SHP-1 est un suppresseur de tumeur.

La protéine tyrosine phosphatase PTP1B est une autre phosphatase cytosolique, qui est impliquée dans la régulation négative directe de la signalisation RPTK. PTP1B se lie aux récepteurs activés de l’insuline et de l’IGF-1 par son domaine catalytique N-terminal selon un mécanisme inconnu. Après la liaison, PTP1B déphosphoryle directement le récepteur de l’insuline lui-même et sa principale protéine d’accueil associée, le substrat-1 du récepteur de l’insuline (IRS-1). En conséquence, la délétion ciblée de PTP1B chez la souris entraîne une hyperphosphorylation du récepteur de l’insuline et de l’IRS-1 et une sensibilisation de la signalisation de l’insuline. PTP1B déphosphoryle également STAT5a et STAT5b, empêchant ainsi leur translocation nucléaire et leur activité transcriptionnelle. STAT5a et STAT5b sont phosphorylés par les JAK activés par les récepteurs de cytokines, mais sont également phosphorylés directement par plusieurs RPTK.

Toutefois, PTP1B, ainsi que la PTPα semblable à un récepteur, et SHP-2, une autre phosphatase contenant un domaine SH2, ont également été impliqués dans le renforcement de la signalisation en aval des RPTK. PTP1B est surexprimé dans les lignées cellulaires du cancer du sein où il provoque la déphosphorylation de Tyr527 à l’extrémité C de c-Src. Cela entraîne une augmentation de l’activité kinase de Src, car la phosphorylation de ce site est inhibitrice de l’activité de Src par un mécanisme allostérique et autoinhibiteur. Le RPTPα transmembranaire est tyrosine phosphorylé in vivo à Tyr789, ce qui crée un site de liaison pour c-Src, permettant au RPTPα de déphosphoryler Tyr527 dans Src in vitro. Il est intéressant de noter que la liaison et la déphosphorylation de Src dépendent toutes deux de la phosphorylation de Tyr789, et un mécanisme de déplacement de la phosphotyrosine a été proposé pour l’activation de Src par RPTPα. En conséquence, les mutants de RPTPα défectueux au niveau de la kinase ou Tyr789Phe abrogent la transformation néoplasique par RPTPα surexprimé, et la perturbation ciblée de RPTPα entraîne une diminution de l’activité des membres de la famille Src dans les cellules des souris mutantes, ce qui correspond à une augmentation des niveaux de phosphorylation de Tyr527. SHP-2, qui est exprimé de manière ubiquitaire, s’associe in vivo via ses domaines SH2 à de nombreux substrats RPTK et PTK, notamment les récepteurs du PDGF, de l’EGF, du facteur de croissance analogue à l’insuline-1 (IGF-1) et du SCF, ainsi que la protéine d’ancrage IRS-1. La SHP-2 est phosphorylée à la tyrosine en réponse à une stimulation par plusieurs facteurs de croissance, et la SHP-2 phosphorylée à la tyrosine se lie aux récepteurs du PDGF ou du SCF, ainsi qu’à la molécule adaptatrice Grb2. Il a été démontré que la SHP-2 liée, à son tour, déphosphorylait sélectivement les résidus tyrosine du PDGFR-β importants pour la liaison de la PI 3′-kinase et de la GAP pour Ras. En outre, la micro-injection d’anticorps bloquants contre la SHP-2 ou l’expression des domaines SH2 de la SHP-2 ou de la SHP-2 catalytiquement inactive inhibe la mitogenèse stimulée par l’EGF, l’insuline et l’IGF-1. Ces résultats suggèrent que la SHP-2 est un activateur en amont de la signalisation de Ras et d’autres voies de signalisation régulées par Grb2 et qu’elle est peut-être un modulateur de la signalisation de la PI 3′-kinase induite par RPTK. Comme pour la SHP-1, la liaison de la SHP-2 pourrait activer sa fonction catalytique. SHP-2 est également censé déphosphoryler Tyr527 dans l’extrémité C-terminale de Src, ce qui fournit une régulation positive supplémentaire de la signalisation.

Plusieurs protéines sérine/thréonine kinases et leurs substrats sont déphosphorylés par la principale phosphatase spécifique de la sérine/thréonine PP2A. Il s’agit d’une phosphatase hétérotrimérique cytoplasmique et nucléaire, constituée d’une sous-unité A structurelle, d’une sous-unité B régulatrice et d’une sous-unité C catalytique. La PP2A est liée à de nombreuses protéines d’échafaudage par l’intermédiaire de sa sous-unité régulatrice, et son activité est étroitement régulée dans le contexte des échafaudages assemblés. L’un des substrats importants de la signalisation RPTK est la PI 3′-kinase cible Akt, une protéine sérine/thréonine kinase médiant la survie cellulaire en partie par la phosphorylation du membre de la famille Bcl-2 Bad. La PP2A déphosphoryle le site de phosphorylation activateur T308 dans Akt, crucial pour l’activité de la kinase. De plus, la PP2A pourrait déphosphoryler la molécule antiapoptotique Bcl-2, abrogeant ainsi sa fonction de survie. De nombreux autres substrats de PP2A ont été identifiés, dont beaucoup sont des cibles en aval importantes des RPTK.

Deux phosphatases spécifiques des phosphoinositides, PTEN et SHIP1/2, respectivement, déphosphorylent spécifiquement la position D-3 et la position D-5 de l’anneau inositol dans PtdIns(3,4,5)P3, l’un des principaux effecteurs de la signalisation de la PI 3′-kinase. Cela contrecarre la signalisation de la PI 3′-kinase initiée par le RPTK et, en conséquence, il a été démontré que PTEN est un gène suppresseur de tumeur humain fréquemment muté. Les mutations inactivatrices de PTEN jouent un rôle déterminant dans certaines tumeurs neuronales, mammaires et des cellules germinales chez l’homme, ce qui est associé à une activité accrue d’Akt.