Крутецкая, Лебедев, Курилова - Механизмы внутриклеточной сигнализации - 2003, страница 14

За каталитическнм доменом следует С- терминальный регуляторный домен (15-20 аминокислот). В регуляторном домене выявлен консервативный остаток Туг-527, играющий важную роль в регуляции активности тирозинкиназ семейства бгс (Г(полат ег а!., !994; бцреп1-Гцгда, 1995; БорегГ)-Гцгяа, СоцплеЫде, 1995).

Обнаружено„что активность всех представителей семейства бгс ингибируется при фосфорилнровании Туг-527, расположенного в С- терминальном регуляторном домене. После фосфорилированггя Туг-527 и дефосфорилирования Туг-416 происходит изменение конформации молекулы из активной в неактивную (рис. 20). При этом фосфорилированный Туг-527 взаимодействует с ВНз-доменом, а ВНздомен взаимодействует с участком каталитического домена. Стимуляция каталитической активности тирозинкиназы происходит после аутофосфорилирования. Туг-416 н дефосфорилирования Туг-527 на С- конце с последующим изменением конформации молекулы из неактивной в активную (Ма!аг1геу е1 а1., 1995; Яцрец(-Гцгяа, !995; бцрегц-Гшда, Соцг1пеЫйе, 1995). !)!есть прелставителей тирозннкиназ семейства Бгс (Сс)г, 1 ул, Гул, Нск, Гяг, Вйг) экспрессированы в гемопоэгических клетках и участвуют в передаче сигналоя в лимфоцитах, моноцнтах и гранулопитах (Во!еп, Вгцяяе, 1997).

Тирозинкиназы семейства Вгс играют ключевую роль во многих внугриклеточиых процессах, таких как рост и дифференцировав клеток, реорганизаггия цитоскелега (Егре!. СоцппеЫйе, 1995). Тн Б Тнр 4!б Рис. 20. Модели активной и иеак гивной форм тирозинкиназы семейства згс . Л - стимуляция каталигической активности тнрозинкиназы после аутофосфорилнроаання остатка тнрозина Тир41б и дефосфорилирования Тнр527 на С-конце с последующим изменением конформации молекулы из неактивной формы в активную. Б -ингибирование каталнтической активности фермента после фосфорилнроваиия Тир527 н дефосфорилировання Тир416 с последующим изменением конформации из активной формы в неактивную.

При этом фосфорнлированный Тир527 взаимодействует с КН2-доменом, а БНЗ-домен взаимодействует с участком каталитического домена (по Ма!аг!геу е! а1., 1995!. 4.4.3. Тирозинфосфатазы Для нормального протекания процессов внутриклеточной сигнализации необходимо координированное действие тирозинкииаз и тирозинфасфатаз (Бцп, Топ(гз, 1994; Нцпгег, 1995). Тирозинфосг[итазы играют важную роль в подавлении сигналов, генерируемых тирозинкиназами. Например, при стимуляции клеток ростовыми факторами илн инсулином, которые активируют рецепторы с собственной тирозинкиназной активностью, з.ирозиновое фосфорилирование самого рецептора и белков мишеней является кратковременным. Степень и продолжительность тирозинового Чюсфорилировання, опосрелуемого рецспторными тирозиикиназами, могут быть значительно увеличены при действии ингибитора тирозинфссфатаз оргованадата На или его пероксипроизводных (Рояпег е! а(., 1994).

Обычно, активность тирозинфосфатаз на 2 нли 3 порядка больше, чем активность тнрозинкиназ (Бпп, Топ)гз, !994). Высокая алгивность тирозинфосфатаз может объяснить низкий уровень тирозинового фосфорилироаання клеточных белков и кратковременность тнрозинового фосфорилироаания. Поэтому, для того, чтобы сигнализация с участием э.ирозинкиназ была эффективной, активность тирозинфосфатаз также должна жестко регулироваться. Известны два принципа регуляции активности тирозинфосфатаз: определенная субклеточиая локализация и фосфорнлирование серии/треонина или тирозина (йцп, Топ(ть ! 994) Тирозинфосфатазы относятся к большому (более 75 членов) и разнообразгюму суперсемейству белков, обнаруженных у всех эукариот (Гьзсйег е1 а1, !991; %а!!оп, О!хоп, 1993; Репи е! а1., ! 996: Топ)гз, 14ее1, 1996).

Тирозинфосфатазы специфически дефосфорилирукл остатки тирозина белков и ослабляют сигналы, генерируемые тирозинкиназами. В настоящее время идентифицировано два типа тирозинфосфатаз: рецепторные (трансмембранные) и цнтоплазматические (Гйсйег ег а1., 1991; Ъ'а)гоп, О!хоп, 1993; Нпп!ег, 1995, 1996). Все иэвесчные тирозинфосфатазы имеют высоко консервативный каталитический дамен (около 240 аминокислот), содержащий уникальный фрагмент из 11 аминокислот [!!е/5/а!)-Н!з-Суз-Х-А)а-О!у-Х-Х-Агй-[Бег/ТЬг)-01у. В состав этого фрагмента входят высоко консервативные остатки цистеина и аргинина, необходимые для каталитической активности тирозинфосфашз (Р!ясЬсг е! а!., 1991; %а!1оп, О!хоп, 1993; Ваг(оп( ег а1., 1994).

Выявлено 7 семейств рецепторных тирозинфосфатаз, отличающихся в основном структурой эксграклеточных доменов: СО45, САК, САРТР[!. ЙРТРа, КРТРР, КРТРу (Ншпег, 1996). Шесть нз семи семейств рецепторных тирозинфссфаэаз содержат два каталитнческих яз домена в цнтоплазматической области.

Как правило, каталитическую активность имеет дамен, ближайший к мембране. в то время как удаленный от мембраньг домен нли неактнвен или имеет очень слабуго каталнтическую активность. Функциональное значение присутствия двух каталитических доменов в настоящее время не установлено. Тирозннфосфатазы семейства СР45 широко лрелставлены в клетках иммунной системы (Т- и В-лилгфоцгпах, макрофагах и др.) (%а1!оп, )3!логи 1993; 5!генй, 1996) и могут служить моделью структуры рецегпориых тирозинфосфатаз. Экстраклеточный домен СР45 рецептора содержит несколько участков ыгнкозилироваиия и фрагмент, богатый цистеином. Далее следуег один трансмембранный домен.

Цигоплазматический фрапиент молекулы включает два каталитическнх домена (Г(зсЬег е! а1., 1991; Ъ'а(гоп, (у(хоп, 1993; Ннп!ег, 1996). Усшновлено, *гго С(345 дефосфорилирует остатки тирозина, входящие в состав цитоплазматическнх тирозинкиназ семейства Бгс (р561с)г и р59Руп), гго проволит к активации тирозинкиназ (Ьуа!гоп, (лхоп,!993). Нерецепторные .гирозинфосфатазы имеют один кк влитический домен и локализованы в цитоплазме или в ядре. Наиболее изученными семействами нерецепторнь<х тирозннфосфатаз являются РТР! В, РТР!С, РТР(Ю, РТРМЕСг1, РТРН! н др. (Чга(гогй Р(хоп, 1993; Нппгег, !996). Тирозннфосфатазы РТР1С и РТР10 содержат в области Н-конца молекулы два Я1т-домена, когорые позволяют им связываться с актнвированнымн трансмембранными и бимолекулярными рецепторными тирозинкиназамн.

Покглано, что тнрозинфосфатазы РТР1С и РТР1(З широко представлены в клепгах иммунной системы (Ъ'айоп, Рйхогй 1993; бггеий, 1996). Установлено, что цитоплазматнческие тггрозинфосфвгазы содержат 'шкже регуляторный ломен, гомологичный белкам цнтоскелета (Рйясйег е! а!.„!991; )Уайоп, ()(хоп, !993; Ншнег, !996).

Так, тирозинфосфатазы РТРМЕО! н РТРН! включают на )Ч-конце молекулы домены, коюрые на 45ьо илентнчнгя белку полосы 4,1 зритроцитов, а также ззрину и галину (гт'а!юп, Ихоп, 1993). Учитывая то, что многие белки цитоскелета фосфорилирукггся по остаткам тнрозина, можно предположить, что именно они являются возможными мишенями для тирозинфосфитаз, связанных с цитоскелстом (Гьсйег ег а1., 1991; %а1!оп, %хоп, 1993). 4.4.4. Ингибиторы тнрозинкнназ и тнрозинфосфатаз Тирозинкиназы относятся к растущему семейству онкобелков и протоонкобелков, игравших ключевую роль в процессах пролиферации и дифференцировки клеток, а также в процессах сигнализации в клетках иммунной сисгемьь Неконтролируемое увеличение алтивностн рецепторных и цитоплазматичсских тирозинкиназ может приводить к развитию воспалительных реакций и таких пролиферативных заболеваний как рак, атеросклероз и псориаз.

В связи с этим, тирозинкиназы и сигнальные пути, в которых они участвуют, могут рассматриваться как потенциальные мишени для антипролиферативной терапии н разработки эффективных лекарственных средств (Ьеч)гхЫ, О!!оп, 1991; 1.ещ1гЫ, 1992; Ьеч)!хЫ, ОаЫ1, 1995). Онкобелки и протоонкобелки в целом, и тирозинкнназы в частности, являются, по-видимому, более избирательными мишенями для химиотерапии, чем ингибиторы синтеза ДНК или РНК или агенты, разрушающие структуры цитоскелета. Это обусловлено зем, что тирозинкиназы относятся к подклассу белков, активность которых яигяегся существенной для пролифервции клеток и значительно возрастает при пролиферативных заболеваиих. В связи с этим, можно ожидать, что разрабогка блокаторов тирозинкиназ може~ привести к более направленной терапии этих заболеваний.

Обнаружен целый ряд природных ингибиторов тирозинкиназ (рис. 21). Производное флавона кверцетин (Огаг(ап! ег а!., !981), изофлавоноид генистейн (АЫуагла е! а1., 1987; АЫуагпа, Ойазчага, 1991), лавеидустин А (Овода е! а)., !989), эрбствгни (()щехазча е1 а1., 1986) и гербимицин А ((!ейага ег а1., 1938; ()ейага, Ри(гаааца, 1991), выделенные из эксгракгов грибов, являются эффективными ингибиторами тнрозинкнназ с довольно выраженной специфичностью в микромолярной области концентраций. Другой природный блокатор тирозиикиназ аэроплизииин-1 выделен из морских губок (Кгец1ег ег а!., 1990). Генистейн и лавендустин А конкурируют с АТФ за связывание с тирозинкиназами.

Этн соединения блокируют широкий спектр тирозинкиназ, что обусловлено по-видимому тем, что АТФ-связывающий домен является высоко консервативным у различных тирозинкиназ (П!псИ, Бей(езз)пйег, 1990). Гербимицин А необратимо блокирует внутриклеточные тирозинкиназы семейства Бгс (Оейащ е! а!., 1989), тирозинкиназу рецептора ЭФР (1.еч!1хЫ, ОаЫ1, 1995). Блокирующий эффект гербимиципа А предотвращается сульфгнлрнльпыми рексе~нами. Следует отметить, что механизм действия гербимицина А отличается от эффектов других природных блоквторов, которые обратимо иигибируют тирозинкиназы.