1. No category

Univerza v Ljubljani
Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Magistrski študijski program Biokemija
RECEPTORJI Z LASTNO ENCIMSKO
AKTIVNOSTJO
Seminar pri predmetu Biološke membrane
Avtorici: Bernarda Majc
Staša Komljenović
Mentor: prof. dr. Igor Križaj
Ljubljana, december 2014
KAZALO
UVOD .......................................................................................................................................... 3
RECEPTORJI Z LASTNO ENCIMSKO AKTIVNOSTJO ...................................................................... 3
GVANILIL CIKLAZNI RECEPTORJI ................................................................................................. 5
PATOLOGIJA ........................................................................................................................... 5
SERIN / TREONIN KINAZNI RECEPTORJI (RTSK) .......................................................................... 6
PATOLOGIJA ........................................................................................................................... 7
TIROZIN KINAZNI RECEPTORJI Z LASTNO AKTIVNOSTJO (RTK) .................................................. 7
Ras/MAPK pot ........................................................................................................................ 8
PATOLOGIJA ........................................................................................................................... 8
S TIROZIN KINAZO POVEZANI RECEPTORJI ................................................................................. 9
PATOLOGIJA ........................................................................................................................... 9
TIROZIN FOSFATAZNI RECEPTORJI (RTP) .................................................................................. 10
PATOLOGIJA ......................................................................................................................... 10
ZAKLJUČEK ................................................................................................................................ 11
VIRI IN LITERATURA .................................................................................................................. 12
KAZALO SLIK
Slika 1: Razdelitev receptorjev z lastno encimsko aktivnostjo ................................................... 4
Slika 2: Struktura gvanilil ciklaznega receptorja .......................... Error! Bookmark not defined.
Slika 3: Struktura receptorja za eritropoetin. Slika prikazije okrnjeno obliko receptorja.. Error!
Bookmark not defined.
2
UVOD
V večceličnih organizmih je nujno potrebna komunikacija med celicami, da lahko nastanejo
različna tkiva in organi, ki vršijo različne funkcije. Celice lahko komunicirajo preko
medceličnih kontaktov ali preko kemičnih snovi, kot so nevrotransmiterji, hormoni, citokini
in rastni faktorji. Te kemične snovi se izločajo iz celice in potujejo do tarčne celice, kjer se
vežejo na ustrezen receptor [1]. Receptor je proteinska molekula, ki se ponavadi nahaja na
plazemski membrani celice in sprejema kemične signale iz zunajceličnega prostora. Ob vezavi
kemične signalne molekule (liganda), ta dotični receptor aktivira ali inhibira določeno
signalno pot v celici, ki potuje do jedra in vpliva predvsem na izražanje genov [2]. Nekateri
hormoni (steroidni hormoni, tiroksin) lahko preidejo celično membrano in interagirajo z
ustreznim receptorjem znotraj celice. Večina ostalih hormonov ter vsi nevrotransmiterji,
citokini in rastni faktorji pa ne morejo preko celične membrane in se zato vežejo na
receptorje, ki se nahajajo na površini celice (transmembranski glikoproteini). V membrano
vezane receptorje delimo v tri glavne skupine:



ionotropni receptorji (z ionskim kanalčkom sklopljeni receptorji)
metabotropni receptorji (z G-proteinom sklopljeni receptorji)
receptorji z lastno encimsko aktivnostjo (katalitični receptorji) [1]
V tem seminarju bomo predstavili receptorje z lastno encimsko aktivnostjo, in sicer njihovo
strukturo, mehanizem delovanja, fiziologijo in patologijo.
RECEPTORJI Z LASTNO ENCIMSKO AKTIVNOSTJO
Receptorji z lastno encimsko aktivnostjo ali katalitični receptorji so transmembranski proteini
v plazemski membrani celic, ki imajo lastno encimsko aktivnost ali pa so tesno povezani z
encimsko aktivnostjo določenih encimov v citoplazmi celice [3]. Imajo torej receptorsko in
encimsko katalitično funkcijo. Endogeni agonisti teh receptorjev so peptidi ali proteini
(številni hormoni in rastni faktorji), ki ob vezavi sprožijo dimerizacijo receptorja in ga tako
aktivirajo. Dimerna oblika je funkcionalna oblika receptorjev z lastno encimsko aktivnostjo
[4].
Ti receptorji so po naravi dimeri in vsebujejo različne domene: a) zunajcelično ligandvezavno domeno, b) transmembransko domeno in c) znotrajcelično funkcionalno domeno
(encimska aktivnost), tipično znotraj ene polipeptidne verige. Ligand-vezavna domena se
nahaja na zunajcelični površini plazemske membrane in omogoča vezavo različnih ligandov.
Transmembranska domena, ki jo sestavlja 20-25 hidrofobnih aminokislin, je potopljena v
fosfolipidni dvosloj plazemske membrane in predstavlja mejo med ligand-vezavnim delom in
encimskim delom receptorja. Funkcionalna domena pa se nahaja na citosolni strani
plazemske membrane in ima bodisi lastno encimsko aktivnost ali pa interagira z določenimi
encimi v citosolu [4].
3
Receptorji z lastno encimsko aktivnostjo uravnavajo aktivnost znotrajceličnih proteinov.
Pogoj za celično signaliziranje preko teh receptorjev je vezava liganda. Z vezavo liganda
(peptidni hormon, rastni faktor,…) na zunajcelično ligand-vezavno domeno receptor
dimerizira, funkcionalna domena pa se aktivira; encim postane aktiven in lahko deluje na
znotrajcelične proteine. Ti proteini nato prenašajo signale od receptorja do številnih
znotrajceličnih tarč, ki pogosto vključujejo tudi transkripcijske faktorje. Aktivirani
transkripcijski faktorji nato potujejo v jedro, kjer povzročijo spremenjeno izražanje genov [5].
Receptorje z lastno encimsko aktivnostjo razdelimo v pet skupin na podlagi funkcije
encimskega dela receptorja:





gvanilil ciklazni receptorji
serin/treonin kinazni receptorji
tirozin kinazni receptorji z lastno aktivnostjo
s tirozin kinazo povezani receptorji
tirozin fosfatazni receptorji [3]
Slika 1: Razdelitev receptorjev z lastno encimsko aktivnostjo
4
GVANILIL CIKLAZNI RECEPTORJI
Gvanilil ciklazni receptorji katalizirajo sintezo cGMP iz GTP [3].
cGMP deluje kot sekundarni prenašalec in igra pomembno vlogo
v različnih fizioloških odgovorih, kot so vid, vohanje, mišična
kontrakcija, uravnavanje homeostaze, kardiovaskularna in živčna
funkcija. Ti receptorji vsebujejo zunajcelično ligand-vezavno
domeno, eno transmembransko domeno, znotraj celice pa
vsebujejo še protein kinazi-homologno domeno (nima kinazne
aktivnosti), dimerizacijsko domeno v obliki zavite vijačnice in
katalitično domeno (gvanilil ciklazna aktivnost) [6]. Vezava
liganda povzroči konformacijsko spremembo receptorja, le-ta
dimerizira in se aktivira; aktiven receptor pretvarja GTP v cGMP.
cGMP nato aktivira znotrajcelične od cGMP-odvisne protein
kinaze,
ki
fosforilirajo
svoje
tarčne
proteine
na
serinskih/treoninskih ostankih, in tako sproži znotrajcelično
signalno kaskado proti jedru celice [3].
Slika 2: Struktura gvanilil
ciklaznega receptorja
Pri človeku poznamo pet funkcionalnih gvanilil ciklaznih receptorjev. GC-A in GC-B sta
3: Struktura
gvanilil
receptorja za natriuretične peptide [6]; to so majhni peptidni hormoniSlika
(cca
28 aminokislin),
ciklaznega receptorja
npr. atrijski natriuretični peptid (ANP), B-tip ali možganski natriuretični peptid (BNP) in C-tip
natriuretični peptid (CNP). ANP in BNP imata pomembno vlogo pri vazodilataciji in izločanju
Na+ (in tudi vode) skozi ledvica, s tem pa vplivata na znižanje krvnega pritiska in volumna krvi
[3]. Gvanilil ciklaza C (GC-C) je receptor za peptidna hormona gvanilin in urogvanilin ter se
specifično izraža na črevesnih epitelijskih celicah, kjer uravnava izločanje vode in elektrolitov
v črevesni lumen [6,7]. GC-E in GC-F pa se nahajata v očesni mrežnici in imata ključno vlogo
pri vidu [6].
PATOLOGIJA
Gvanilil ciklaza C (GC-C) je protein, ki ga kodira gen Gucy2c. Ta receptor se specifično izraža
na črevesnih epitelijskih celicah; poleg tega so ugotovili, da se izraža tudi na kolorektalnih
rakavih celicah. Signaliziranje preko GC-C uravnava celično proliferacijo, popravljanje DNA,
metabolno programiranje ter interakcije med epitelijskimi in mezenhimskimi celicami v
črevesnih kriptah. Tako pri živalih kot tudi pri ljudeh pride v začetnih fazah kolorektalnega
5
raka do izgube genov za gvanilin in urogvanilin, ki sta liganda GC-C. Zaradi izgube teh
hormonov se receptor ne aktivira; prihaja do napak v popravljanih mehanizmih DNA, poveča
se proliferacija celic, vse to pa vodi v tumorigenezo. GC-C je torej tumor-supresorski receptor
na črevesnih epitelijskih celicah, ki vzdržuje njihovo homeostazo. Prekomerno se izraža pri
več kot 80% kolorektalnih rakov. Z uporabo GC-C RT-qPCR lahko detektiramo okultne
metastaze (mikrometastaze ali skupki posameznih rakavih celic), ki jih pri histopatološkem
pregledu limfnih vozlov lahko spregledamo. Povečano izražanje GC-C v limfnih vozlih potrjuje
prisotnost okultnih metastaz [7].
GC-C v lumnu črevesja ponavadi veže peptidni ligand gvanilin, s tem se sproži sinteza cGMP.
Najbolj raziskana efektorska molekula cGMP je protein kinaza G II, ki uravnava Cl - kanalček in
Na+/H+ izmenjevalec. Signaliziranje preko te signalne poti (gvanilin, GC-C, cGMP, PKGII)
povzroči izločanje ionov in vode v črevesni lumen. V neki študiji so ugotovili, da so dedne
mutacije v genu za GC-C vedno povezane z vnetjem črevesja. Inaktivacijska mutacija v
kodirajoči regiji gena Gucy2c zmanjša tok ionov in vode v lumen in tako povzroči obstrukcijo
črevesja. Aktivacijska mutacija pa poveča tok ionov in vode v črevesni lumen, kar se odraža s
kronično diarejo in elektrolitskim neravnovesjem. V obeh primerih pride do spremenjene
fluidnosti črevesja in sočasnega vnetja [8].
SERIN / TREONIN KINAZNI RECEPTORJI (RTSK)
RTSK so skupina katalitičnih receptorjev citokinov, ki katalizirajo kemijsko reakcijo prenosa
fosfatne skupine na serinske in treoninske preostanke. Ti receptorji lahko vežejo
transformirajoče rastne faktorje beta (TGF- β), inhibine, aktivine, kostne morfogene proteine
(BMP) in Müllerjeve inhibicijske substance.
TGF-β spada v družino dimernih polipeptidnih rastnih faktorjev. Vpliva na različne biološke
efekte, kot na primer na celično rast, diferenciacijo, nastanek matriksa in apoptozo. Skoraj
vse celice v telesu, vključno z endotelijskimi, epitelijskimi, hematopoetskimi, živčnimi in
celicami vezivnega tkiva, proizvajajo citokin TGF-β in imajo specifične receptorje zanje.
Številni imajo pomembno funkcijo med embrionalnim razvojem in pri specifikaciji tkiv; v
odrasli dobi so vključeni v procese popravljanja tkiv in oblikovanja imunskega sistema.
Citokini družine TGF-β sprožijo celični signal z vezavo na receptorje z intrinzično
serin/treonin kinazno aktivnostjo. Ti receptorji so zgrajeni iz dveh poddružin receptorjev
(tipa I in tipa II). Oba tipa sta potrebna za vezavo in aktivacijo. Receptor tipa III ima vlogo
vezave citokina in prenos na signalni receptor [9].
Aktivacija serin/treonin kinaznih receptorjev se prične z vezavo liganda na receptor tipa II,
kar povzroči nastanek oligomernega kompleksa z receptorjem tipa I. Receptor tipa II znotraj
kompleksa fosforilira citoplazemsko domeno tipa I na serinskih in treoninskih preostankih.
Ko pride do aktivacije receptorja tipa I, ta fosforilira citoplazemske transkripcijske faktorje
Smad, ki potujejo v jedro in uravnavajo izražanje genov [10].
6
PATOLOGIJA
TGF-β ima pomembno vlogo pri raku. Citokin ima vlogo regulacije nastajanja in nalaganja
ekstracelularnega matriksa (ECM). Vpliva na povečano nastajanje proteinov ECM, ki
povečajo ali zmanjšajo adhezivne lastnosti celic. Pri raku je TGF-β povišan, kar poveča
invazivnost celic tako, da poveča proteolitično aktivnost le-teh.
Pri raku nastanek in sekrecija TGF-β tudi zavira aktivnost infiltracije imunskih celic, tako da se
rakave celice lahko izognejo imunskemu odzivu. Imunosupresivni učinek je pomemben
mehanizem, s katerim citokin stimulira rast tumorjev pozne faze.
Obratno pa TGF-β lahko deluje tudi kot tumorski supresor (inhibira celično proliferacijo ali pa
vpliva na celično diferenciacijo ali apoptozo). V začetni fazi tumorigeneze celica izgubi s TGFβ posredovano inhibicijo zaradi mutacij ali izgube izražanja genov ene ali več komponent
signalne poti TGF-β.
Pri nekaterih vrstah raka so odkrili mutacije v receptorju tipa II. Kodirajoča regija ima
zaporedje 10 adeninskih nukleotidov. Delecija adenina povzroči, da se izrazi okrnjena oblika
oziroma neaktiven receptor. Te mutacije so našli pri raku črevesja, želodca ali pri raku
endometrija. Izguba izražanja receptorja tipa II vodi tudi v bolj progresivne oblike raka
[11,12].
TIROZIN KINAZNI RECEPTORJI Z LASTNO AKTIVNOSTJO (RTK)
Številni receptorji RTK predstavljajo ključne regulatorje kritičnih celičnih procesov, kot so
proliferacija, diferenciacija, celično preživetje, metabolizem, migracija celic in nadzor
celičnega cikla. Pri ljudeh je znanih 58 RTK, ki jih delimo v 20 poddružin.
Vse RTK imajo podobno strukturo. Zgrajeni so iz ligand-vezavne domene v ekstracelularni
regiji, transmembranskega heliksa in citoplazemske regije, ki ima tirozin kinazno domeno,
dodatni C-terminalni del in jukstamembransko regulatorno regijo.
Vezava rastnega faktorja na receptor povzroči dimerizacijo in aktivacijo tirozin kinazne
domene, to pa posledično vodi do kaskade reakcij, ki spremenijo fiziologijo celice ali
izražanje genov. Način dimerizacije po vezavi liganda in aktivacija tirozin kinazne domene se
zelo razlikujeta med posameznimi poddružinami receptorjev.
Ligandi, ki se vežejo na RTK so topni ali na membrano vezani peptidni/proteinski hormoni
npr. živčni rastni faktor (NGF), trombocitni rastni faktor (PDGF), fibroblastni rastni faktor
(FGF), epidermalni rastni faktor (EGF) in inzulin. Nekateri RTK tvorijo oligomere tudi, če ni
prisoten ligand. Na primer, inzulinski in IGF1-receptor se izražata na celični površini kot
dimera (αβ)2, ki sta povezana z disulfidnimi vezmi. Vezava inzulina ali IGF1 povzroči
strukturne spremembe v dimernih receptorjih, vsak od receptorskih monomerov fosforilira
različen set tirozinskih preostankov na citosolni domeni dimera, čemur pravimo
avtofosforilacija. Najprej se fosforilirajo tirozinski ostanki blizu katalitičnega mesta. To
povzroči konformacijsko spremembo, ki olajša vezavo ATP (npr. na inzulinski receptor) ali
7
drugih substratov (FGF receptor). Kinazna aktivnost fosforilira tudi druga mesta na citosolni
domeni [13].
Fosfotirozinski ostanki v aktiviranem receptorju reagirajo z adapterskimi proteini, ki
vsebujejo SH2 (Src homology 2), SH3 (Src homology 3) ali PTB (phosphotyrosine-binding)
domeno. Te interakcije omogočijo nadaljne kaskade signalnih poti.
Primer: Grb2 (growth factor receptor bound protein 2) je adaptorski protein, ki je
pomemben pri aktivaciji signalne poti, kot je Ras/Raf/MAPK. Ima različne motive (SH2 in
PTB), s katerimi se veže na specifična fosforilirana tirozin-vsebujoča zaporedja; ti motivi
določajo vezavne partnerje. SH3 domena pa prepozna in se veže na s prolinom bogata
zaporedja tarčnega proteina [14].
Ras/MAPK pot








Vezava liganda (rastni faktor, citokin ali hormon) na ekstracelularni del dveh podenot
receptorske tirozin kinaze
Vezava povzroči dimerizacijo
Avtofosforilacija tirozinskih ostankov na citoplazemski domeni receptorja
Adaptorski protein GRB2 se veže na pY regije receptorja, to privabi SOS protein
(guanine nucleotide exchange protein)
Aktiviran SOS povzroči odcep GDP iz Ras, na katerega se lahko veže GTP in se tako
aktivira Ras
Aktiviran Ras aktivira protein kinazno aktivnost RAF kinaze, ki fosforilira in aktivira
MEK
MEK fosforilira in aktivira MAPK (mitogen activated protein kinase) – fosforilacija
dveh sosednjih serinskih in tirozinskih ostankov
Aktiviran MAPK gre v jedro, kjer fosforilira transkripcijske faktorje, ti pa vplivajo na
izražanje genov.
PATOLOGIJA
Receptor za trombocitni rastni faktor (PDGFR) je povezan s patogenezo številnih tumorjev in
ima pomembno vlogo pri angiogenezi. PDGF je družina rastnih faktorjev, ki so sestavljeni iz
štirih polipeptidnih verig (A, B, C in D). Vsako verigo kodira posamezni gen, ki jih najdemo na
kromosomih 7, 22, 4 in 11. Polipeptidne verige so med seboj povezane z disulfidnimi vezmi
in tvorijo homo/heterodimere. Signalizacija PDGF ima pomembno vlogo pri angiogenezi,
embrionalnem razvoju ledvic, možganov, kardiovaskularnega in respiratornega sistema.
Receptor za PDGF se običajno izraža na eritroidnih in mieloidnih prekurzorjih v kostnem
mozgu, na monocitih, megakariocitih, fibroblastih, endotelijskih celicah in osteoblastih.
Povečano izražanje PDGFR je povezano s številnimi boleznimi, vključno z aterosklerozo,
fibrotičnimi boleznimi in neoplazijo.
PDGFR je vključen v razvoj malignosti pri Dermatofibrosarkom protuberans (DFSP), ki je
redka neoplazma, fibroblastnega ali histiocitnega izvora. Bolezen je povezana s translokacijo
17/22, ki povzroči nastanek novega gena, ki vsebuje promotor za kolagen 1A1 in gena, ki
8
kodira PDGF-B verigo. Pride do povečanega izražanja PDGF-BB in posledično povečanega
signaliziranja preko PDGFR, ki vodi v razvoj neoplazme.
Mutacije v receptorju pogosto vodijo tudi v razvoj možganskih tumorjev (gliomov), raka
prostate in ovarijev.
Ker je PDGFR prisoten v številnih vrstah raka, predstavlja idealno terapevtsko tarčo za
zdravljenje bolezni z uporabo antagonistov vezave liganda, protiteles proti receptorju, tirozin
kinaznih inhibitorjev in inhibitorjev protein-protein interakcij signalne poti [15].
S TIROZIN KINAZO POVEZANI RECEPTORJI
So encimi za citokine ali rastne faktorje, ki uravnavajo celično proliferacijo in diferenciacijo,
nimajo pa intrinzične tirozin kinazne aktivnosti. Lahko se asociirajo z nereceptorskimi tirozin
kinazami.
Receptorji tega razreda vežejo citokine, kot so IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, levkemija inhibitorni faktor
(LIF), granulocitni-makrofagni stimulirajoči faktor (GM-SF) in eritropoetin (Epo). V to družino
spadajo tudi receptorji za rastne hormone, prolaktin, leptin in IFN-α, IFN-β, IFN-γ.
Običajno so sestavljeni iz večih podenot, s katerimi tvorijo homodimere (αα), heterodimere
(αβ) ali heterotrimere (αβγ).
Tirozinske kinaze družine Src in Janus (JAK ali Janus kinase) se povezujejo nekovalentno s
citoplazemsko domeno teh receptorjev. Vezava liganda na receptor povzroči dimerizacijo
receptorja in aktivacijo tirozin kinaze. Aktiviran encim fosforilira tirozine na lastni domeni in
na receptorju. Delovanje je podobno kot pri tirozin kinaznih receptorjih z lastno aktivnostjo;
glavna razlika je ta, da se receptorji in kinaze kodirajo na različnih genih, proteina pa se nato
le šibko povežeta, ko se receptor aktivira.
Družina Src tirozin kinaz ima zelo ohranjene regije, ki jih lahko razdelimo na:





N-končna domena, preko katere se kinaza pripne na membrano
SH3 domena, s katero se veže na s prolinom bogate regije na kinazi ali na drugih
citosolnih proteinih
SH2 domena, ki veže fosforilirane tirozine
katalitična domena (tirozin kinazna aktivnost)
nekatalitični C-konec [16,17]
PATOLOGIJA
Predstavnik družine receptorjev, ki so povezani s tirozin kinazo, je
receptor za eritropoetin (EpoR). Eritropoetin (Epo) je pomemben za
končno diferenciacijo eritroidnih celic. Gre za primarni citokin, ki
kontrolira definitivno eritropoezo, funkcija pa je povezana z EpoR.
9
Mutacija v genu za EpoR je glavni razlog za eritrocitozo. Mutacija G6002A vodi v nastanek
prezgodnjega stop kodona, kar povzroči okrnjeno obliko receptorja. Vse mutacije se nahajajo
na eksonu VIII, ki kodira C-končni del citoplazemske domene receptorja.
Zaradi okrnjenega receptorja manjkata Tyr429 in Tyr401, zato se posledično izgubi regulacija
transkripcijskih faktorjev, kot so SHP-1, SOCS-3, CIS ali SHIP, to pa vodi v bolezen primarne
familiarne in kongenitalne policitemije. To je avtosomno-dominantna bolezen,
karakterizirana z eritrocitozo in hipersenzitivnostjo eritroidnega Slika 4: Struktura receptorja za
progenitorja eritropoetina (Epo).
eritropoetin. Slika prikazuje
okrnjeno obliko receptorja.
Nove raziskave so pokazale, da okrnjena oblika receptorja in
zmanjšana regulacija vodi v internalizacijo in razgradnjo receptorja, vpliva pa tudi na
ubikvitinacijo ter razgradnjo v lizosomih in proteasomih [18].
TIROZIN FOSFATAZNI RECEPTORJI (RTP)
Tirozin fosfatazni receptorji defosforilirajo oz. odstranijo fosfatne skupine iz fosforiliranih
tirozinskih ostankov (P-Tyr) na celičnih proteinih [3] in imajo zato ravno nasproten učinek od
tirozinskih kinaz [5]. Nimajo običajnih ligandov kot ostali receptorji; sprožijo se lahko z
medceličnimi kontakti [4]. Imajo vlogo v skeletnem, hematopoetskem in imunskem sistemu
[4]; sodelujejo pri uravnavanju številnih procesov, kot so celična rast, diferenciacija, celični
cikel in onkogena transformacija [19].
CD45 protein je klasičen primer tirozin fosfataznega receptorja. Izraža se na površini
limfocitov B in T [3] ter je pomemben regulator njunega signaliziranja [20]. Sestavljen je iz
zunajcelične domene, ene transmembranske domene in citoplazemske domene, ki vsebuje
dve katalitični domeni [21]. Glikozilirana zunajcelična domena deluje kot receptor za
protitelesa, citoplazemska domena pa ima tirozin fosfatazno aktivnost [3]. Med
dozorevanjem limfociti izražajo različne izoforme CD45 zaradi različnega alternativnega
izrezovanja in glikozilacije v/na zunajcelični domeni [21]. CD45 ima pomembno vlogo pri
prenosu signala v limfocite; defosforilira in tako aktivira Lck in Fyn tirozin kinaze (iz družine
Src kinaz), le-te pa fosforilirajo druge celične proteine v tej signalni kaskadi [3]. Poleg tega, da
aktivira Src kinaze, CD45 zavira JAK kinaze in s tem uravnava JAK/STAT signalno pot [20].
PATOLOGIJA
Tirozin fosfatazni receptor CD45 je protein, ki ga kodira gen PTPRC. Pri T-celični akutni
limfoblastni levkemiji (T-ALL) so potrdili prisotnost treh različnih točkovnih mutacij v tem
genu, ki vodijo v izgubo funkcije CD45; nesmiselne mutacije W764* in R751* s prezgodnjo
uvedbo stop kodona povzročijo zmanjšano izražanje CD45; missense mutacija G863R v
fosfatazni domeni pa z zamenjavo aminokisline povzroči izgubo fosfatazne aktivnosti. Na
podlagi teh treh mutacij so potrdili, da ima gen za CD45 tumor supresorsko vlogo pri T-ALL.
10
Zmanjšano izražanje CD45 povzroči prekomerno aktivnost JAK/STAT signalne poti, ki se
odraža s sindromi imunske pomanjkljivosti in nastankom raka (T-ALL) [20].
V drugi študiji so predvideli in kasneje tudi potrdili splošen model za negativno uravnavanje
CD45 in drugih tirozin fosfataznih receptorjev: dimerizacija receptorja (predvsem
dimerizacija citoplazemske domene CD45) inhibira njegovo fosfatazno aktivnost in funkcijo,
in sicer zaradi simetričnih interakcij med katalitičnim mestom ene molekule receptorja in
inhibitornim strukturnim delom druge molekule receptorja (ki se nahaja na citosolni strani,
blizu transmembranske domene; inhibira katalitično mesto). Točkovna mutacija v
inhibitornem strukturnem delu receptorja (glutamat v arginin na mestu 613; E613R) ne
inhibira fosfatazne aktivnosti dimera, receptor CD45 v dimerni obliki ostane aktiven in
povzroči neustrezno aktivacijo Src kinaz, to pa vodi v patološke okvare. CD45 E613R miške
razvijejo limfoproliferativni sindrom s poliklonsko aktivacijo limfocitov B in T, hud
avtoimunski nefritis s proizvodnjo avtoprotiteles in umrejo zaradi ledvične odpovedi veliko
prej kot WT miške. Ta dramatični fenotip CD45 E613R mišk dokazuje pomembnost negativne
regulacije CD45 z dimerizacijo receptorja [21].
ZAKLJUČEK
Celično signaliziranje je kompleksen sistem komunikacije, ki vključuje osnovne celične
aktivnosti in koordinira delovanje celice. Zmožnost celice, da prejme in se odzove na
mikrookolje, je osnova razvoja, popravljanja tkiva, imunosti in tkivne homeostaze. Napake v
celični komunikaciji vodijo v različna bolezenska stanja, kot je rak, avtoimunske bolezni in
diabetes. Poznavanje celičnih poti in signalizacije preko receptorjev je ključnega pomena za
zdravljenje bolezni. Veliko napak, povezanih z encimskimi receptorji, vodi v raka, zato bi
lahko znanje o funkciji le-teh vodilo do odkritja novih pristopov zdravljenja in antitumorskih
zdravil.
11
VIRI IN LITERATURA
[1] Haga T., Kameyama K. Encyclopedia of Molecular Cell Biology and Molecular Medicine:
Receptor Biochemistry. Objavljeno na spletu: sep 2006.
[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_%28biochemistry%29, dostopno: november,
2014.
[3] Boron, W., Boulpaep E. Medical Physiology: Signal Transduction. 2. izdaja. Elsevier, 2011.
ISBN-10 1437717535.
[4] Catalytic Receptors. British Journal of Pharmacology 2009; 158.
[5] Cooper G. M. The Cell: A Molecular Approach. 2. izdaja. Sunderland: Sinauer Associates,
2000.
[6] Fitzpatrick D., O'Halloran D., Burnell A. Multiple lineage specific expansions within the
guanylyl cyclase gene family. BMC Evolutionary Biology 2006; 6: 26.
[7] Hyslop T., Waldman S. Guanylyl cyclase C as a biomarker in colorectal cancer. Biomark
Med. 2013; 7 (1): 159-67.
[8] Harmel-Laws E., Mann E., Cohen M., Steinbrecher K. Guanylate cyclase C deficiency
causes severe inflammation in a murine model of spontaneous colitis. Plos one 2013; 8.
[9] Alexander SPH, Benson HE, Faccenda E, Pawson AJ, Sharman JL, Spedding M, Peters JA
and Harmar AJ, CGTP Collaborators. (2013) The Concise Guide to PHARMACOLOGY 2013/14:
Enzymes. Br J Pharmacol. 170: 1797–1867.
[10] Pollard, T., William, C. Cell biology.2.ed.Philadelphia:Elsevier,2008.ISBN 0-8089-2352-8.
[11] Blobe, G., Schiemann, W., Lodish, H. Role of transforming growth factor beta in human
diseases. The New England Journal of Medicine, 2000, 342, 1350 – 1358.
[12] Matise, L. et al. Lack of transforming growth factor-beta signaling promotes collective
cancer cell invasion trhrough tumor-stromal crosstalk. Breast cancer research, 2012, 14, 1 –
18.
[13] Lodish, H. et al. Molecular cell biology. 4th ed. New York: Freeman, 2000. ISBN-10: 07167-3136-3
[14] Bennasroune, A., et al. Tyrosine kinase receptors as attractive targets of cancer therapy.
Oncology/Hematology, 2004, 50.
[15] Board, R., Jayson, G. Platelet-derived growth factor receptor (PDGFR):A target for
anticancer therapeutics. Drug resistance updates, 2005, 8.
[16] http://www.fastbleep.com/biology-notes/31/174/1000, dostopno: november, 2014.
[17] Boron, W., Boulpaep, E., Medical phisiology. 2nd ed. Elsevier health Sciences, 2012.
ISBN-1455711810, 9781455711819
[18] Huang, L., Shen, Y., Bulut, G., Advances in understanding the pathogenesis of primary
familial and congenital polycythaemia. British journal of haematology, 2010, 148, 844-852.
[19] http://en.wikipedia.org/wiki/PTPRC, dostopno: november, 2014.
[20] Porcu M., Kleppe M., Gianfelici V. Mutation of the receptor tyrosine phosphatase PTPRC
(CD45) in T-cell acute lymphoblastic leukemia. Blood 2012; 119.
[21] Majeti R., Xu Z., Parslow T. An Inactivating Point Mutation in the Inhibitory Wedge of
CD45 Causes Lymphoproliferation and Autoimmunity. Cell 2000; 103: 1059-70.
13