Крутецкая, Лебедев, Курилова - Механизмы внутриклеточной сигнализации - 2003, страница 12

Связывание агониста вьпывает конформационные изменения, которые активируют цитоплазматическнй тирозинкиназный домен (290 аминокислот). Этот домен определяет биологический ответ и передает сигнал внутрь клетки. Трансмембранный домен соединяет вне- и внугрикпеточные фрапиенты и один раз пронизывает мембрану. Различные рецепторы содержат один или более регулягорных ломенов, представленных терминальным СООН-участком или дополнительным киназным фрагментом.

На регуляторных доменах расположены множественные участки аутофосфорилирования рецепторов. На основании сходства структурных элементов в настоящее время выделяют 14 различных семейств рецепторных тирозинкиназ (НеИп, 1995; Нопзег, 1996). Различие между семействамн наиболее ярко проявляется в структуре их зкстраклеточных доменов. Так, семейство рецепторов эцидермального фактора роси (ЭФР) содержит во внеклеточной области 2-3 участка, богатых цистеином. Семейство, включаюп!ее рецепторы инсулина и инсулиноподобного фактора роста, представляет собой связанные дисульфидными связями гетеротетрамеры из 2е- и 2(1-субьсдиниц.

В зкстраклеточной области этих репепторов выявлен один участок, богатый цистеином. Рецептор фактора роста гецатоцитов существует в виде гетеродимера из о.- и 0-субъединиц и также содержит один богатый цистеином участок во внеклеточной области. Для другой большой группы рецепторов характерно наличие иммуноглобулиноподобных доменов во внеклеточной области и дополнлтельного регуляторного участка в тирозинкиназном домене. Так, семейство рецепторов фактора рос;га тромбоциюв содержит 5, а семенство рецепторов фактора роста фибробласгов — 3 иммуноглобулиноподобных доменов.

Семейство рецепторов фактора роста нервов солержит во внеклеточной области 2 иммуноглсбулиноподобных должна н учасггпь богатые лейлином (Нопгег, 199б). Вышеописанные семейства рецепторов относятся к классу трансмембранных рецепторных тирозинкннэз. В последнее время идентифицирована особая группа рецепторов, передающих информацию с участием тнрозинкиназы. Этн рецепторы не имеют собственного каталитического тнрозинкнназного домена, но при активации связываются с цитоплазматическнми тирозинкиназами и образуют сигнальный комплекс. К втой группе рецепторов, которые часто называют бимолекулярные рсцепторные тирозинкиназы, огносятся рсцегпоры цитокинов, рецепторы антигенов на Т- и В-лимфоцитах, а также г,— рецепторы.

В качестве сигнальных субъеднннц для этггх рецепторов выступают нерецепторные тирозннкиназы семейства Згс и !ай (Нцп!ег, 1996). Функциональный ответ рецепторов факторов росза определяется их тирозинкиназной активностью. Мутации, устраняющие тирозннкиназную активность, подавляют также биологическую функцию рецептора. Важность каталитического киназного домена подтверждается высокой степенью консерватизма структуры рецепгорных тирозинкиназ, цитоплазматических тирозинкиназ и протеинкнназ, фосфорнлирующих белки по остаткам серина и треонина (Саг1епа, Сл! 1, 1992). Механизм, посредством которого связывание лиганда приводит к активации тирозинкиназы, далек от полного понимания.

Наибольшее распространение получила межмолекувярная модель, в соответствии с которой связывание факторов роста вызывает олигомеризацию (димеризацию) рецепторов и активацию тирозинкиназы. Таким образом, димеризация рецепторов является необходимой для полной активации тирозинкиназы (И!г(сй, БсЫезз(пйег, !990; ЯсЫеззшяег, Л!г(сЬ, !992; Не1гйп, 1995). Актнвированные рецепторные тнрозинкиназы передают информацию путем фосфорилирования белков н путем белок-белковых взаимодействий.

После связывания лиганла происходит быстрое аутофосфорнлирование С-терминальных початков тирозина на молекуле рецептора. В резульз атс аутофосфорнлирования удаляются конкурентные вещества, создаются условия для фосфорнлирования зкзогенных субстратов, образуются участки для связывания белков, содержащих ЯНз- 57 и ВН|-домены (БсЫезз(пйег, О!1г(сЬ, 1992: 8сйезз(пйег, 1994: Ралгзоп, 1994, 1995; 84агзйа11, ! 995).

8Н - и 8Н,-домены представляют собой малые белковые модули, лоторые опосредуют белок-белковые взаимодействия в сигнальных путях, активируемых тирозинкиназамн (БсЫевмщег, 1994; Ралчзоп, !994, 1995; ' Ншйег, !996). БНм и 8Н|-домены входят в состав многих белков, участвующих в процессах внутриклеточной сигнализации. Два домена часто обнаруживакпся вместе в одном и том же бечке. Однако, некоторые белки содержат один 8Н| — или 8Нз-домен, в то время как другие белки содержат несколько копий каждого домена Локализация 8Нз- и 8Н,— доменов в белке также варьирует. Выделяют две основные группы белков, содержащих 8Н|- и ВН|- домены.

К первой группе относятся белки, имеющие известную знзиматическую активность: цитоплазматические тирозинкиназы семейства бгс, АЫ, Ся(г (Я1|-домен, ЗН|-домен); ФЛСу (два 8Нз-домена, 8Н,-домен); ОАР120-белок, активирующий 1ТФазу Кая белка (Я-1|г дол|си, 8Нзчзомен); тирозиифосфатазы РТР! С (два 8Н -домена) н РТР1Р (Я1-РТР2!8"г'Р) (два 8Н.-домена); регуляторная субъеднница р85 фосфагидилинозитол-3-киназы (два ЗН|-довлела, 8Н|-домен). Ко второй группе относятся адацторные белки, состоящие исключительно из БН|- и ЗНидол|енов: белок Яю (8Н|-домен); белок Ыс|| (ВНггдомен, три 8Н|- домена); белок Сг!| (8Нмдомен, два 8Нз-домена); белок ОгЬ2 (8гоиЧЬ- йкяог-гесер|ог-Ыпд|пй рго|еш), связывающнйся с рецепторами ростовых факторов (8Нждомен, два 8Нпдомена); субъединнца р85 фосфатидилинозитол-3-киназы (Ралгзоп, 1994, 1995; 8сЫезз!пйег, 1994).

В качестве субстркгов для тирозинкиназ могуг также выступать структурные белки, такие как аннексии 1 и аннексии !1, ззрин, винкулин, талин, тензип, паксиллин, кавеолии (Нип|ег, 1996). Так, регуляторный ГООН-домен рецептора ЭФР содержит по меньшей мере 5 остатков тирозина, которые подвергаются а>тофосфорлшированию. С фосфорнлированиым регуляторным доменом рецептора ЭФР связываются ОАР-белок Каз белка, ФЛСу, белок ОгЬ2 н белок Я|с.

Основным участком связывания для ФЛСу является '! уг-992. в го время как ОгЬ2 и 8Ьс взаимодействуют с Туг-1068 и Туг-1173. соответственно. Интересно, гго белок Я|с может фосфорилироваться по Туг-317, который служит связывающим участком для 8Нз-домена ГгЬ2 белка (БсЫезз!пйег, 1994; Воапмга е! а1., 1995). В мембране образуются гетеромерныс комплексы, состоящие из ауюфосфорилированного рецептора и белков, содержащих 8Н|- и 8Н,— домены.!3 результате происходит фосфорилирование белков по остаткам тирозина (8сЫезйпйег, О!(г!сЬ. 1992; 8сЫезз!|зйег, 1994; Ражзоп, 1994, 1995, Магяйа!1, 1995).

Информация передается в клетку путем фосфорнлирования связанных белков, а также других субстратов, включающих прстеинкиназы, специфичные к остаткам сернна н треонина. Рецепторы с тирозинкнназной активностью играют важнейшую роль в процессах росзв и дифференцировки клеток.

Ьзузации, нарушающие регуляцию тирозинкиназы, приводят к неконтролируемому лелению и трансформации клеток. Рецептор гормона инсулина. Рецептор инсулина относится к суперсемейству рецепторов, имеющих собственную тирозинкнназную активность (П!псЬ, ЯсЫеяз!пдег, 1990; Са3епа, ИП, 1992; Нцп1ег, 1995, 1996; ба!бе!, 1996).

К семейству инсулинового рецептора относятся также рецепторы ннсулиноподобного фактора роста-1 (!пзцйп-!рке йгончЬ гасгог- 1) и инсулин-связанные рецепторы (нжо1ш-ге!а!ей гссергогз), агоннсты ксторых в настоящее время не идентифицированы (Ран!1 е! а1., 1993). Рецептор инсулина представляет собой гетеротезрамер, сосюящий из двух а- и двух (3-субъединиц (рнс.

17). Связывающая гормон экстраклегочная а-субъединица связана дисульфидной связью с трансмембранной (3-субъединицсй, содержащей цитоплазматический тирозинкиназный домен. В экстраклеточной обдаст рецептора содержатся участки, богатые цистеином. После связывания инсулина происходит быстрое аутофосфорнлирование )3-субъединиц рецептора по нескольким специфическим остаткам тирозина и активация тирозинкиназной активности. По мнению ряда авторов, связывание инсулина приводит к тому, что юждая !3-субьединица фосфорилирует себя путем внутрнмолекулярной цис-реакции (Бай!е1, 1996; ФЫе, 1996). Другие работы свидетельствуют о том, что фосфорилирование )3- субьединиц происходит по механизму межмолекулярного трансфосфорилирования (%Ыге, 1996).

Основные участки тирозинового фосфорилирования сосредоточены в двух областях (3-субъединнцьк С- терминальном домене (Туг-1316 и Туг-1322) и области, окружающей Туг- 1146, ТУг-1150, Туг-1151 (Ран!1 ег а(., 1993; ФЫге, КаЬп, 1994). После связывания инсулина происходит аугофосфорилирование '1'уг-!150, необходимое для активации рецептора. Далее наблюдается фосфорилирование Туг-1151 и Туг-1146 ((,еч!пе е1 а1., 1991; Фа)гоп, Р!хоп, 1993). Остаток тирозина (Туг-960) в цигоплазматнческом домене рецептора, ближайшем к трансмембранному сегменту, является важным для опосреловання биологической активности инсулина ()уЫге ег а1., 1938; 1)!1г(сЬ, БсЫезя(пяег, 1990).

В результате аутофосфорилнрования рецепторов с собственной тирозннкиназной активностью создаются условия лля фосфорилирования по остаткам тирозина эндогенных субстратов, образуются участки для связывания белков, содержащих ВНзи БНпдомены (Саг)епа, Ой(, !992). Аутофосфорилироваиный инсулиновыи рецептор фосфорилирует по остаткам тирознна такие эндогенные субстраты, как субстрат инсулинового рецептора-1 (!пяцйп гесергог зоЬзггаге, 1йб-1); белок ЯЬс, содержащий ЯНз-домен; различные белки с мол.