Defosforilarea

V.B Proteinele fosfataze în semnalizarea RPTK

Defosforilarea tirozinei este un alt mecanism cu acțiune rapidă pentru inhibarea sau încetarea semnalizării de către RPTK-uri. Fosforilarea proteinelor în transducția semnalului este reversibilă, iar PTK-urile acționează în mod concertat cu PTPazele în determinarea inițierii, extinderii și terminării fosforilării tirozinei. Scăderea semnalizării RPTK are loc nu numai prin defosforilarea directă cu fosfatirozină a RPTK în sine (adică RPTK este un substrat pentru PTPază), ci și prin defosforilarea unei ținte cruciale din aval a RPTK. Deoarece proteinele fosforilate cu tirozină, proteinele fosforilate cu serină și treonină și chiar fosfolipidele sunt mediatori ai semnalizării RPTK, există exemple de fosfataze specifice proteinelor cu serină/treonină și de fosfataze lipidice specifice fosfoinositidelor care mediază, de asemenea, reducerea semnalizării inițiate de RPTK. Urmează câteva exemple, precum și o scurtă descriere generală a protein fosfatazelor.

Toate PTPazele identificate conțin un domeniu PTPază conservat, lung de ∼280 aminoacizi. Activitatea lor catalitică specifică este de aproximativ 1000 de ori mai mare și mult mai puțin specifică decât cea a PTK-urilor. Ca și în cazul PTK-urilor, PTPazele pot fi împărțite în PTPaze transmembranare și PTPaze citoplasmatice. PTPazele transmembranare conțin regiuni extracelulare cu motive cum ar fi repetările de tip fibronectină de tip III, repetările de tip cadherină și domeniile de tip imunoglobulină. Acestea au o singură regiune transmembranară, urmată de obicei de două domenii PTPază, dintre care numai unul pare să contribuie la activitatea catalitică. După cum ar indica regiunea lor extracelulară, anumite PTPAZE transmembranare, cum ar fi PTPκ și PTPμ, sunt implicate în adeziunea celula-celulă homofilă, iar PTPμ poate stabiliza contactele celulă-celulă prin defosforilarea cateninelor și cadherinelor. Acestea și alte PTPaze transmembranare nu au fost implicate în defosforilarea directă a RPTK-urilor, spre deosebire de PTPazele citoplasmatice, dintre care mai multe sunt capabile să defosforileze direct RPTK-urile.

Proteina tirozină fosfatază citoplasmatică SHP-1, exprimată la nivel hematopoietic, este una dintre cele doar două PTPaze care conțin domeniul SH2 identificate. SHP-1 se leagă de RPTK-urile activate, cum ar fi CSF-1 și receptorul Kit/SCF, prin oricare dintre cele două domenii SH2 ale sale. Legătura SH2 a SHP-1 și a SHP-2 (a se vedea mai târziu), rupte o constrângere autoinhibitoare asupra domeniului PTPază. În consecință, s-a demonstrat că atât receptorii CSF-1, cât și cei Kit/SCF sunt substraturi directe pentru SHP-1 și că SHP-1 este important pentru reducerea normală a semnalizării receptorilor Kit și CSF-1. Acest lucru are, de asemenea, relevanță fiziologică. Prin urmare, șoarecii cu fenotipul motheaten (me), care se datorează unor mutații naturale de pierdere a funcției (LOF) în SHP-1, prezintă numeroase anomalii hematopoietice datorate hiperproliferării celulelor mieloide/monocitare și a mastocitelor. Se crede că semnalizarea dereglementată a receptorilor CSF-1 și Kit cauzează aceste defecte, ceea ce este susținut de studii care arată că fenotipul șoarecilor mutanți dominanți white-spotting (W), care au mutații LOF naturale în Kit, este atenuat prin încrucișarea cu șoarecii mutanți me și invers. Aceste date și datele mai recente care arată transcripții alternative care cauzează fie trunchieri ale SHP-1, fie mutații de deplasare a cadrelor care duc la pierderea SHP-1 în liniile celulare tumorale primare care exprimă Kit, stabilite de la pacienți leucemici, indică faptul că SHP-1 este un supresor de tumori.

Proteina tirozină fosfatază PTP1B este o altă fosfatază citosolică, care este implicată în reducerea directă a semnalizării RPTK. PTP1B se leagă de receptorii activi ai insulinei și IGF-1 prin intermediul domeniului său catalitic N-terminal printr-un mecanism necunoscut. După legare, PTP1B defosforilează direct receptorul de insulină și principala proteină de andocare asociată acestuia, substratul-1 al receptorului de insulină (IRS-1). În consecință, suprimarea direcționată a PTP1B la șoareci determină hiperfosforilarea receptorului de insulină și a IRS-1 și sensibilizarea semnalizării insulinei. PTP1B defosforilează, de asemenea, STAT5a și STAT5b, împiedicând astfel translocarea nucleară și activitatea transcripțională a acestora. STAT5a și STAT5b sunt fosforilate de JAK-urile activate de receptorii de citokine, dar sunt, de asemenea, fosforilate direct de mai multe RPTK-uri.

Cu toate acestea, PTP1B, precum și PTPα, asemănătoare receptorului, și SHP-2, o altă fosfatază care conține domeniul SH2, au fost, de asemenea, implicate în intensificarea semnalizării în aval de RPTK-uri. PTP1B este supraexprimată în liniile celulare ale cancerului de sân, unde provoacă defosforilarea Tyr527 la terminația C a c-Src. Acest lucru duce la creșterea activității kinazei Src, deoarece fosforilarea acestui situs este inhibitor pentru activitatea Src printr-un mecanism alosteric, autoinhibitor. RPTPα transmembranar este fosforilat in vivo cu tirozină la Tyr789, ceea ce creează un situs de legare pentru c-Src, permițând RPTPα să defosforileze Tyr527 în Src in vitro. Este interesant faptul că atât legarea, cât și defosforilarea Src depind de fosforilarea la Tyr789, iar pentru activarea Src de către RPTPα a fost propus un mecanism de deplasare a fosfotirozinei. În consecință, mutanții RPTPα cu deficiență de kinază sau Tyr789Phe abrogă transformarea neoplazică prin RPTPα supraexprimat, iar întreruperea țintită a RPTPα determină o activitate scăzută a membrilor familiei Src în celulele provenite de la șoarecii mutanți, care se corelează cu niveluri crescute de fosforilare a Tyr527. SHP-2, care este exprimat omniprezent, se asociază in vivo, prin intermediul domeniilor sale SH2, cu numeroase RPTK și substraturi PTK, inclusiv cu receptorii pentru PDGF, EGF, factorul de creștere asemănător insulinei-1 (IGF-1) și SCF, precum și cu proteina de andocare IRS-1. SHP-2 devine fosforilat cu tirozină ca răspuns la stimularea cu mai mulți factori de creștere, iar SHP-2 fosforilat cu tirozină se leagă de receptorii pentru PDGF sau SCF, precum și de molecula adaptoare Grb2. S-a demonstrat că SHP-2 legat, la rândul său, desfosforilează selectiv reziduurile de tirozină din PDGFR-β importante pentru legarea PI 3′-kinazei și GAP pentru Ras. Mai mult, microinjectarea de anticorpi de blocare a SHP-2 sau exprimarea domeniilor SHP-2 SH2 sau a SHP-2 catalitic inactiv inhibă mitogeneza stimulată de EGF, insulină și IGF-1. Aceste constatări sugerează că SHP-2 este un activator în amonte al semnalizării Ras și al altor căi de semnalizare reglementate de Grb2 și este posibil să fie un modulator al semnalizării PI 3′-kinazei induse de RPTK. Similar cu SHP-1, legarea SHP-2 ar putea activa funcția sa catalitică. Se afirmă, de asemenea, că SHP-2 defosforilează Tyr527 în terminația C a Src, ceea ce asigură o reglare pozitivă suplimentară a semnalizării.

Câteva proteine serină/treonină kinaze și substraturile acestora sunt defosforilate de fosfataza majoră specifică serinei/treoninei PP2A. Aceasta este o fosfatază heterotrimerică citoplasmatică și nucleară, formată dintr-o subunitate structurală A. o subunitate regulatoare B și o subunitate catalitică C, PP2A este legată de numeroase proteine schelet prin subunitatea sa regulatoare, iar activitatea sa este strâns reglată în contextul scheletelor asamblate. Unul dintre substraturile importante în semnalizarea RPTK este ținta PI 3′-kinazei Akt, o proteină serină/treonină kinază care mediază supraviețuirea celulară în parte prin fosforilarea membrului Bad din familia Bcl-2. PP2A defosforilează situsul de fosforilare activator T308 din Akt, esențial pentru activitatea kinazei. În plus, PP2A ar putea defosforila molecula antiapoptotică Bcl-2, abrogând funcția de supraviețuire a acesteia. Au fost identificate numeroase alte substraturi pentru PP2A, dintre care multe sunt ținte importante în aval ale RPTK-urilor.

Două fosfataze specifice fosfoinositidelor, PTEN și, respectiv, SHIP1/2, defosforilează în mod specific poziția D-3 și D-5 a inelului de inozitol din PtdIns(3,4,5)P3, unul dintre principalii efectori ai semnalizării PI 3′-kinazei. Acest lucru contracarează semnalizarea PI 3′-kinazei inițiată de RPTK și, în consecință, s-a demonstrat că PTEN este o genă supresoare de tumori umane care suferă mutații frecvente. Mutațiile de inactivare a PTEN au un rol esențial în anumite tumori neuronale, mamare și ale celulelor germinale la om, ceea ce este asociat cu o activitate crescută a Akt.

.