脱リン酸化

V.B RPTKシグナル伝達におけるタンパク質リン酸化酵素

チロシン脱リン酸化もRPTKからのシグナルの抑制や終結のための即効性のあるメカニズムの一つである． シグナル伝達におけるタンパク質のリン酸化は可逆的であり、PTKはPTPaseと協調してチロシンリン酸化の開始、範囲、および終了を決定する際に作用する。 RPTKのシグナル伝達の抑制は、RPTK自身のリン酸化チロシン脱リン酸化（すなわち、RPTKがPTPaseの基質となる）だけでなく、RPTKの下流の重要な標的の脱リン酸化によっても行われます。 チロシンリン酸化タンパク質、セリン・スレオニンリン酸化タンパク質、さらにはリン脂質もRPTKシグナルのメディエーターであるため、タンパク質セリン・スレオニン特異的ホスファターゼやホスホイノシチド特異的脂質ホスファターゼが、同様にRPTKに起因するシグナルのダウンレギュレーションを媒介する例も存在する。 いくつかの例は、プロテインホスファターゼの短い一般的な説明と同様に、以下に続く。

同定されたすべてのPTPaseは、保存された約280アミノ酸長のPTPaseドメインを含む。 その触媒活性はPTKの約1,000倍であり、PTKのそれよりもはるかに低い。 PTKと同様に、PTPaseは膜貫通型PTPaseと細胞質型PTPaseに分けられる。 膜貫通型PTPaseは、フィブロネクチンタイプIII様反復配列、カドヘリン様反復配列、免疫グロブリン様ドメインなどのモチーフを持つ細胞外領域を持ち、膜貫通型PTPaseは、膜貫通型PTPaseと同様に、細胞質型PTPaseに分けられる。 通常、膜貫通領域が1つあり、その後に2つのPTPaseドメインが続くが、そのうちの1つだけが触媒活性に寄与しているようである。 細胞外領域が示すように、PTPκやPTPμのようなある種の膜貫通型PTPaseは、ホモフィリックな細胞-細胞接着に関与し、PTPμはカテニンやカドヘリンを脱リン酸化して細胞-細胞接触を安定化させると考えられている。

造血器官で発現する細胞質タンパク質チロシンホスファターゼSHP-1は、SH2ドメインを含む2つのPTPaseのうちの1つであることが判明している。 SHP-1は2つのSH2ドメインのいずれかを介して、CSF-1やKit/SCF受容体のような活性化RPTKに結合する。 SHP-1および構造的に関連するSHP-2（後述）のSH2結合は、PTPaseドメインに対する自己抑制的な制約を緩和するものである。 従って、CSF-1とKit/SCF受容体の両方がSHP-1の直接の基質であり、SHP-1はKitとCSF-1受容体のシグナル伝達を正常にダウンレギュレートするために重要であることが示されている。 このことは、生理学的な関連性もある。 それゆえ、SHP-1の自然発生的な機能喪失（LOF）変異に起因するmotheaten（me）表現型を持つマウスは、骨髄系／単球系およびマスト細胞の過剰増殖による多数の造血異常を持つ。 CSF-1とKit受容体のシグナル伝達の異常がこれらの異常を引き起こすと考えられており、このことは、Kitに自然発生的なLOF変異を持つ優性白斑（W）変異マウスの表現型が、me変異マウスとの交配によって緩和され、その逆の場合もあるという研究によって裏付けられている。 白血病患者から樹立したKit発現腫瘍細胞株でSHP-1の切断やフレームシフト変異を引き起こす代替転写産物を示すこれらのデータから、SHP-1は腫瘍抑制因子であることが示唆される。 PTP1Bは活性化されたインスリンやIGF-1受容体にN末端の触媒ドメインを介して未知のメカニズムで結合する。 結合すると、PTP1Bはインスリン受容体自身とその主要な関連ドッキングタンパク質であるインスリン受容体基質-1 (IRS-1) を直接脱リン酸化する。 したがって、PTP1Bを欠損させたマウスでは、インスリン受容体とIRS-1のリン酸化が亢進し、インスリンシグナルが感作される。 また、PTP1BはSTAT5aやSTAT5bを脱リン酸化し、核内移行や転写活性を抑制している。 STAT5aとSTAT5bはサイトカイン受容体によって活性化されたJAKによってリン酸化されるが、いくつかのRPTKによって直接リン酸化される。

しかしながら、PTP1B、受容体型PTPα、そしてSH2ドメイン含有ホスファターゼであるSHP-2は、RPTKの下流のシグナルの増強にも関与していると言われてきた。 PTP1Bは乳癌細胞株で過剰発現され、c-SrcのC末端のTyr527の脱リン酸化を引き起こしている。 この部位のリン酸化は、アロステリックな自己抑制機構によりSrcの活性を抑制するため、Srcキナーゼ活性の亢進につながる。 膜貫通型のRPTPαは、in vivoではTyr789でチロシンリン酸化され、c-Srcとの結合部位を形成し、in vitroではRPTPαがSrcのTyr527を脱リン酸化することを可能にしている。 興味深いことに、Srcの結合と脱リン酸化の両方がTyr789のリン酸化に依存しており、RPTPαによるSrcの活性化には、リン酸化チロシン置換機構が提案されている。 したがって、RPTPαのキナーゼ欠損またはTyr789Phe変異体は、過剰発現したRPTPαによる新生物形質転換を阻害し、RPTPαの標的破壊は、変異マウスの細胞でSrcファミリーメンバーの活性低下を引き起こし、これはTyr527のリン酸化レベルの増加と相関している。 SHP-2はユビキタスに発現しており、生体内ではSH2ドメインを介して、PDGF、EGF、インスリン様成長因子-1（IGF-1）、SCFの受容体やドッキングタンパク質IRS-1を含む多くのRPTKsやPTK基質に結合している。 SHP-2はいくつかの成長因子で刺激されるとチロシンリン酸化され、チロシンリン酸化されたSHP-2はPDGFまたはSCFの受容体、およびアダプター分子であるGrb2と結合する。 結合したSHP-2は、PDGFR-βのチロシン残基を選択的に脱リン酸化し、PI 3′-kinase とRasのGAPの結合に重要であることが示された。 さらに、SHP-2に対するブロッキング抗体のマイクロインジェクション、SHP-2のSH2ドメインまたは触媒的に不活性なSHP-2の発現は、EGF、インスリン、IGF-1で刺激される有糸分裂を抑制する。 これらの知見は、SHP-2がRasシグナルや他のGrb2制御シグナル伝達経路の上流活性化因子であり、RPTK誘発PI 3′-kinase シグナルのモジュレーターである可能性を示唆している。 SHP-1 と同様に、SHP-2 が結合すると、その触媒機能が活性化される可能性があります。 SHP-2はまた、SrcのC末端のTyr527を脱リン酸化し、シグナル伝達をさらに積極的に制御すると主張されている。

いくつかのタンパク質セリン／スレオニンキナーゼとその基質は、主要なセリン／スレオニン特異的リン酸化酵素PP2Aにより脱リン酸化される。 PP2Aは、構造Aサブユニット、制御Bサブユニット、触媒Cサブユニットからなる細胞質・核内ヘテロ三量体ホスファターゼで、制御サブユニットを介して多数の足場タンパク質と結合し、その活性は足場が組み立てられた状況で厳密に制御されている。 RPTKシグナル伝達の重要な基質の一つは、PI 3′-キナーゼ標的のAktであり、Bcl-2ファミリーメンバーBadのリン酸化を介して細胞生存を一部仲介するタンパク質セリン/スレオニンキナーゼである。 PP2Aは、Aktの活性化リン酸化部位であるT308を脱リン酸化し、キナーゼ活性に重要な役割を果たすと考えられている。 さらに、PP2Aは抗アポトーシス分子であるBcl-2を脱リン酸化し、その生存機能を奪う可能性がある。

PTEN と SHIP1/2 という二つのホスホイノシチド特異的リン酸化酵素は、PtdIns(3,4,5)P3 という PI 3′-kinase シグナルの主要なエフェクターの一つにおけるイノシトール環の D-3 と D-5 位置をそれぞれ特異的に脱リン酸化して、PP2A の基質としている。 このことは、RPTKによるPI 3′-キナーゼシグナル伝達を阻害することから、PTENはヒトの癌抑制遺伝子として頻繁に変異していることが示されている。 PTENの不活性化変異は、ヒトのある種の神経細胞、乳房、生殖細胞腫瘍において重要であり、これはAktの活性の上昇と関連している

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