Dephosphorylation

V.B Protein Phosphatases in RPTK Signaling

Tyrosine dephosphorylation é outro mecanismo de acção rápida para a inibição ou terminação da sinalização de RPTKs. A fosforilação proteica na transdução de sinal é reversível, e os PTKs atuam em conjunto com as PTPases na determinação do início, extensão e terminação da fosforilação de tirosina. A desregulação da sinalização do RPTK ocorre não só através da desfosforilação directa da fosfosforilação da própria RPTK (ou seja, o RPTK é um substrato para a PTPase), mas também através da desfosforilação de um alvo a jusante crucial da RPTK. Como as proteínas fosforiladas por tirosina-fosforilação, as proteínas fosforiladas por serina e treonina e até mesmo os fosfolípidos são mediadores da sinalização da RPTK, existem exemplos de fosfatases proteicas específicas da serina/trêsonina e fosfatases lipídicas específicas dos fosfócitos que também medeiam a desregulação da sinalização da RPTK. Seguem-se alguns exemplos, bem como uma breve descrição geral das fosfatases proteicas.

Todas as PTPases identificadas contêm um domínio conservado, ∼280 aminoácido longo PTPase. Sua atividade catalítica específica é aproximadamente 1000 vezes maior e muito menos específica do que a dos PTKs. Como é o caso dos PTKs, as PTPases podem ser divididas em PTPases transmembranas e PTPases citoplasmáticas. As PTPases transmembranas contêm regiões extracelulares com motivos tais como repetições tipo III de fibronectina, repetições tipo cadherina e domínios semelhantes à imunoglobulina. Elas têm uma única região transmembrana, geralmente seguida por dois domínios PTPase, dos quais apenas um parece contribuir para a atividade catalítica. Como sua região extracelular indicaria, certas PTPases transmembranas, como PTPκ e PTPμ, estão envolvidas na adesão de células homofílicas, e PTPμ pode estabilizar os contatos células-células desfosforilando cateninas e caderinas. Estas e outras PTPases transmembranas não foram implicadas na desfosforilação direta das RPTKs, em contraste com as PTPases citoplasmáticas, das quais várias são capazes de desfosforilatar diretamente RPTKs.

A proteína tirosina fosfatase citoplasmática, expressa hematopoieticamente, SHP-1 é uma das duas únicas PTPases SH2 com domínio identificado. SHP-1 liga-se a RPTKs ativados, como CSF-1 e receptor Kit/SCF, através de um de seus dois domínios SH2. A ligação SH2 do SHP-1, e do SHP-2 estruturalmente relacionado (ver mais adiante), alivia uma restrição auto-inibitória no domínio PTPase. Assim, foi demonstrado que tanto o CSF-1 quanto os receptores Kit/SCF são substratos diretos para SHP-1 e que SHP-1 é importante para a desregulamentação normal da sinalização dos receptores Kit e CSF-1. Isto também tem relevância fisiológica. Assim, ratos com o fenótipo motheaten (eu), que é devido a mutações de perda de função (LOF) que ocorrem naturalmente na SHP-1, têm numerosas anormalidades hematopoiéticas devido à hiperproliferação de mieloides/monócitos e mastócitos. Acredita-se que a sinalização desregulada do LCR-1 e do receptor do Kit causa esses defeitos, o que é apoiado por estudos mostrando que o fenótipo dos ratos mutantes com manchas brancas (W) dominantes, que têm mutações LOF naturalmente ocorridas no Kit, é aliviado pelo cruzamento com os ratos me mutantes, e vice-versa. Estes e os dados mais recentes mostrando transcrições alternativas causando ou truncamentos de SHP-1 ou mutações frameshift resultando na perda de SHP-1 em linhas de células tumorais primárias do Kit-expressoras estabelecidas de pacientes leucêmicos, indicam que SHP-1 é um supressor tumoral.

A proteína tirosina fosfatase PTP1B é outra fosfatase citosólica, que está envolvida na desregulamentação direta da sinalização RPTK. PTP1B liga-se à insulina ativada e aos receptores IGF-1 através de seu domínio catalítico N-terminal através de um mecanismo desconhecido. Ao ligar-se, o PTP1B desfosforila diretamente o próprio receptor de insulina e sua principal proteína de acoplamento associada, o substrato receptor de insulina-1 (IRS-1). Assim, a deleção dirigida de PTP1B em ratos causa hiperfosforilação do receptor de insulina e IRS-1 e sensibilização da sinalização de insulina. PTP1B também desfosforilatos STAT5a e STAT5b, evitando assim a sua translocação nuclear e actividade transcripcional. STAT5a e STAT5b são fosforilados por JAKs ativados por receptores de citocinas, mas também são fosforilados diretamente por vários RPTKs.

No entanto, o PTP1B, assim como o receptor tipo PTPα, e SHP-2, outro SH2 contendo fosfatase de domínio, também têm sido implicados no aprimoramento da sinalização a jusante dos RPTKs. O PTP1B é sobreexpresso nas linhas celulares do câncer de mama onde causa a desfosforização do Tyr527 no terminal C do c-Src. Isto leva ao aumento da atividade da cinase Src, já que a fosforilação deste local é inibitória da atividade Src através de um mecanismo alostárico e auto-inibitório. A transmembrana RPTPα é tirosina fosforilada in vivo em Tyr789, que cria um site de ligação para c-Src, permitindo que RPTPα desfosforilate Tyr527 em Src in vitro. Curiosamente, tanto a ligação como a desfosforilação de Src são dependentes da fosforilação em Tyr789, e um mecanismo de deslocamento de fosfotirosina foi proposto para a ativação de Src por RPTPα. Assim, os mutantes kinase-defective ou Tyr789Phe do RPTPα abrogate a transformação neoplásica por superexpressão do RPTPα, e a interrupção orientada do RPTPα causa uma diminuição da atividade dos membros da família Src nas células dos ratos mutantes, o que se correlaciona com o aumento dos níveis de fosforilação do Tyr527. SHP-2, que é expresso de forma onipresente, associa in vivo, através de seus domínios SH2, inúmeros RPTKs e substratos PTK, incluindo os receptores para PDGF, EGF, fator de crescimento parecido com a insulina-1 (IGF-1) e SCF, bem como a proteína IRS-1 de acoplamento. SHP-2 torna-se tirosina fosforilada em resposta à estimulação com vários factores de crescimento, e SHP-2 fosforilada com tirosina liga-se aos receptores para PDGF ou SCF, bem como à molécula adaptadora Grb2. A SHP-2 ligada, por sua vez, mostrou que os resíduos de tirosinfosforilato seletivamente desfosforados na PDGFR-β são importantes para a ligação da PI 3′-kinase e do GAP para Ras. Além disso, a microinjeção de anticorpos bloqueadores para SHP-2 ou expressão de domínios SHP-2 SH2 ou de SHP-2 catalítica inativa inibe a mitogênese estimulada por EGF, insulina e IGF-1. Esses achados sugerem que SHP-2 é um ativador a montante da sinalização de Ras e outras vias de sinalização reguladas por Grb2 e é possivelmente um modulador da sinalização induzida por RPTK PI 3′-kinase. Similar à SHP-1, a ligação da SHP-2 pode ativar sua função catalítica. SHP-2 também é reivindicada para desfosforilato Tyr527 no terminal C de Src, que fornece regulação positiva adicional de sinalização.

Proteína serina/teronina serina e seus substratos são desfosforilados pela fosfatase PP2A serina/teronina específica. Esta é uma fosfatase citoplasmática e heterotrimérica nuclear, consistindo de uma subunidade estrutural A. uma subunidade reguladora B, e uma subunidade catalítica C, PP2A está ligada a numerosas proteínas de andaimes através de sua subunidade reguladora, e sua atividade é rigorosamente regulada no contexto de andaimes montados. Um dos substratos importantes na sinalização RPTK é o PI 3′-kinase target Akt, uma proteína serina/teronina quinase que mede a sobrevivência celular em parte através da fosforilação do membro da família Bcl-2 Bad. PP2A desfosforila o sítio de fosforilação ativadora T308 em Akt, crucial para a atividade cinase. Além disso, PP2A pode desfosforilar a molécula antiapoptótica Bcl-2, abrogando a sua função de sobrevivência. Numerosos outros substratos para PP2A foram identificados, muitos dos quais são importantes alvos a jusante de RPTKs.

Duas fosfatases específicas de fosfinoinositideos, PTEN e SHIP1/2, respectivamente, especificamente desfosforilam o D-3 e a posição D-5 do anel inositol em PtdIns(3,4,5)P3, um dos principais efetores da sinalização da PI 3′-quinase. Isso contraria a sinalização da PI 3′-quinase iniciada pela RPTK e, portanto, o PTEN tem se mostrado um gene supressor de tumores humanos frequentemente mutante. Mutações inativantes no PTEN são instrumentais em certos tumores neuronais, mamários e células germinativas em humanos, o que está associado ao aumento da atividade do Akt.