Defoszforiláció

V.B Protein Phosphatases in RPTK Signaling

A tirozin defoszforiláció egy másik gyorsan ható mechanizmus az RPTK-k jelátvitelének gátlására vagy megszüntetésére. A fehérje foszforilációja a szignáltranszdukcióban reverzibilis, és a PTK-k a PTPázokkal együttműködve határozzák meg a tirozin-foszforiláció megindulását, mértékét és befejezését. Az RPTK jelátvitel downregulációja nemcsak magának az RPTK-nak a közvetlen foszfotyrozin defoszforilációján keresztül történik (azaz az RPTK a PTPáz szubsztrátja), hanem az RPTK egy fontos downstream célpontjának defoszforilációján keresztül is. Mivel a tirozin-foszforilált fehérjék, szerin- és treonin-foszforilált fehérjék, sőt foszfolipidek is az RPTK-szignál közvetítői, van példa a fehérje szerin/treonin-specifikus foszfatázokra és a foszfoinozid-specifikus lipidfoszfatázokra, amelyek szintén az RPTK-indukált jelátvitel downregulációját közvetítik. Néhány példa következik, valamint a fehérjefoszfatázok rövid, általános leírása.

Minden azonosított PTPáz konzervált, ∼280 aminosav hosszú PTPáz domént tartalmaz. Specifikus katalitikus aktivitásuk körülbelül 1000-szer nagyobb és sokkal kevésbé specifikus, mint a PTK-ké. A PTK-khoz hasonlóan a PTPázok is transzmembrán és citoplazmatikus PTPázokra oszthatók. A transzmembrán PTPázok extracelluláris régiókat tartalmaznak olyan motívumokkal, mint a fibronectin III-as típusú ismétlődések, kadherinszerű ismétlődések és immunglobulinszerű domének. Egyetlen transzmembránon átívelő régiójuk van, amelyet általában két PTPáz domén követ, amelyek közül úgy tűnik, hogy csak az egyik járul hozzá a katalitikus aktivitáshoz. Ahogy az extracelluláris régiójuk is jelzi, bizonyos transzmembrán PTPázok, mint például a PTPκ és PTPμ, részt vesznek a homofil sejt-sejt adhézióban, és a PTPμ stabilizálhatja a sejt-sejt kontaktusokat a kateninek és a kadherinek defoszforilálásával. Ezek és más transzmembrán PTPázok nem érintettek az RPTK-k közvetlen defoszforilálásában, ellentétben a citoplazmatikus PTPázokkal, amelyek közül több is képes az RPTK-k közvetlen defoszforilálására.

A hematopoetikusan expresszálódó, citoplazmatikus protein tirozin-foszfatáz SHP-1 egyike a mindössze két azonosított SH2-domént tartalmazó PTPáznak. Az SHP-1 a két SH2-domén valamelyikén keresztül kötődik az aktivált RPTK-khoz, mint például a CSF-1 és a Kit/SCF receptor. Az SHP-1 és a szerkezetileg rokon SHP-2 (lásd később) SH2 kötődése feloldja a PTPáz domén autoinhibitorikus kényszerét. Ennek megfelelően kimutatták, hogy mind a CSF-1, mind a Kit/SCF receptorok az SHP-1 közvetlen szubsztrátjai, és hogy az SHP-1 fontos a Kit és a CSF-1 receptorok jelátvitelének normál downregulációjában. Ennek fiziológiai jelentősége is van. Ezért a motheaten (me) fenotípussal rendelkező egerek, amelyek az SHP-1-ben természetesen előforduló funkcióvesztéses (LOF) mutációkra vezethetők vissza, számos vérképzőszervi rendellenességet mutatnak a myeloid/monocita és hízósejtek hiperproliferációja miatt. Úgy gondolják, hogy a deregulált CSF-1 és Kit receptor jelátvitel okozza ezeket a hibákat, amit alátámasztanak azok a vizsgálatok, amelyek azt mutatják, hogy a domináns fehérfoltos (W) mutáns egerek fenotípusa, amelyek a Kit-ben természetesen előforduló LOF mutációkkal rendelkeznek, enyhül a me mutáns egerekkel való keresztezéssel, és fordítva. Ezek és újabb adatok, amelyek alternatív transzkriptumokat mutatnak, amelyek vagy az SHP-1 csonkolását, vagy az SHP-1 elvesztését eredményező frameshift mutációkat okoznak a leukémiás betegekből létrehozott primer Kit-expresszáló tumorsejtvonalakban, arra utalnak, hogy az SHP-1 tumorszuppresszor.

A PTP1B fehérjetirózin-foszfatáz egy másik citoszolikus foszfatáz, amely részt vesz az RPTK jelátvitel közvetlen downregulációjában. A PTP1B az N-terminális katalitikus doménjén keresztül, ismeretlen mechanizmuson keresztül kötődik az aktivált inzulin- és IGF-1-receptorokhoz. A kötődést követően a PTP1B közvetlenül defoszforilálja magát az inzulinreceptort és a hozzá kapcsolódó fő dokkoló fehérjét, az inzulinreceptor-szubsztrát-1-et (IRS-1). Ennek megfelelően a PTP1B célzott deléciója egerekben az inzulinreceptor és az IRS-1 hiperfoszforilációját és az inzulinszignalizáció szenzitizálódását okozza. A PTP1B defoszforilálja a STAT5a-t és a STAT5b-t is, ezáltal megakadályozza azok nukleáris transzlokációját és transzkripciós aktivitását. A STAT5a-t és a STAT5b-t a citokinreceptorok által aktivált JAK-ok foszforilálják, de számos RPTK közvetlenül is foszforilálja.

A PTP1B-t, valamint a receptorszerű PTPα-t és az SHP-2-t, egy másik SH2-domént tartalmazó foszfatázt is kapcsolatba hozták az RPTK-k utáni szignalizáció fokozásával. A PTP1B-t túlexpresszálják emlőrákos sejtvonalakban, ahol a c-Src C-terminusán lévő Tyr527 defoszforilációját okozza. Ez fokozott Src-kináz aktivitáshoz vezet, mivel ennek a helynek a foszforilációja egy alloszterikus, autoinhibitorikus mechanizmuson keresztül gátolja a Src-aktivitást. A transzmembrán RPTPα in vivo tirozin-foszforilálódik Tyr789-nél, ami kötőhelyet hoz létre a c-Src számára, ami lehetővé teszi az RPTPα számára, hogy in vitro defoszforilálja a Tyr527-et a Src-ben. Érdekes módon mind az Src kötődése, mind a defoszforilációja a Tyr789 foszforilációjától függ, és az RPTPα által az Src aktiválására egy foszfotyrozin elmozdulási mechanizmust javasoltak. Ennek megfelelően az RPTPα kináz-defektív vagy Tyr789Phe mutánsai megszüntetik a neoplasztikus transzformációt az overexpresszált RPTPα által, és az RPTPα célzott megszakítása a Src család tagjainak csökkent aktivitását okozza a mutáns egerek sejtjeiben, ami korrelál a Tyr527 foszforilációs szintjének növekedésével. Az ubiquitikusan expresszálódó SHP-2 in vivo az SH2 doménjein keresztül számos RPTK-val és PTK szubsztráttal társul, beleértve a PDGF, EGF, inzulinszerű növekedési faktor-1 (IGF-1) és SCF receptorokat, valamint az IRS-1 dokkoló fehérjét. Az SHP-2 számos növekedési faktorral történő stimuláció hatására tirozin-foszforilálódik, és a tirozin-foszforilált SHP-2 kötődik a PDGF vagy az SCF receptoraihoz, valamint a Grb2 adaptor molekulához. A megkötött SHP-2 viszont szelektíven defoszforilálja a PDGFR-β tirozinmaradványait, amelyek fontosak a PI 3′-kináz és a Ras GAP kötődéséhez. Ezenkívül az SHP-2 elleni blokkoló antitestek mikroinjekciója vagy az SHP-2 SH2-domén vagy a katalitikusan inaktív SHP-2 expressziója gátolja az EGF, az inzulin és az IGF-1 által stimulált mitogenezist. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az SHP-2 a Ras jelátvitel és más Grb2-szabályozott jelátviteli útvonalak upstream aktivátora, és valószínűleg az RPTK-indukált PI 3′-kináz jelátvitel modulátora. Az SHP-1-hez hasonlóan az SHP-2 kötődése aktiválhatja katalitikus funkcióját. Az SHP-2 állítólag a Src C-terminusában lévő Tyr527-t is defoszforilálja, ami a szignalizáció további pozitív szabályozását biztosítja.

Egyes számú fehérje szerin/threonin kinázt és azok szubsztrátjait a fő szerin/threonin-specifikus foszfatáz PP2A defoszforilálja. Ez egy citoplazmatikus és nukleáris heterotrimer foszfatáz, amely egy strukturális A alegységből. egy szabályozó B alegységből és egy katalitikus C alegységből áll, a PP2A a szabályozó alegységén keresztül számos állványfehérjéhez kötődik, és aktivitása szorosan szabályozott az összeállított állványok kontextusában. Az RPTK szignalizáció egyik fontos szubsztrátja a PI 3′-kináz célpontja, az Akt, egy fehérje szerin/treonin kináz, amely részben a Bcl-2 család Bad tagjának foszforilációján keresztül közvetíti a sejtek túlélését. A PP2A defoszforilálja az Akt T308 aktiváló foszforilációs helyét, amely döntő fontosságú a kináz aktivitás szempontjából. Ezenkívül a PP2A defoszforilálhatja az antiapoptotikus Bcl-2 molekulát, megszüntetve annak túlélési funkcióját. A PP2A számos más szubsztrátját is azonosították, amelyek közül sok az RPTK-k fontos downstream célpontja.

Két foszfoinozitid-specifikus foszfatáz, a PTEN és a SHIP1/2 specifikusan defoszforilálja a PtdIns(3,4,5)P3, a PI 3′-kináz jelátvitel egyik fő effektorának D-3 és D-5 pozícióját. Ez ellensúlyozza az RPTK által kezdeményezett PI 3′-kináz jelátvitelt, és ennek megfelelően a PTEN gyakran mutálódott humán tumorszuppresszor génnek bizonyult. A PTEN inaktiváló mutációi emberben bizonyos neuronális, emlő- és csírasejtes daganatokban játszanak szerepet, ami az Akt fokozott aktivitásával jár együtt.