stringtranslate.com

Протеиновая тирозинфосфатаза

Протеинтирозинфосфатазы (EC 3.1.3.48, систематическое название протеин-тирозин-фосфатфосфогидролаза ) представляют собой группу ферментов , которые удаляют фосфатные группы из фосфорилированных остатков тирозина в белках:

[белок]-тирозинфосфат + H 2 O = [белок]-тирозин + фосфат

Фосфорилирование тирозина белка (pTyr) является распространенной посттрансляционной модификацией , которая может создавать новые мотивы распознавания для взаимодействия белков и клеточной локализации, влиять на стабильность белка и регулировать активность фермента. Как следствие, поддержание соответствующего уровня фосфорилирования тирозина белка необходимо для многих клеточных функций. Тирозин-специфические протеинфосфатазы (PTPase; EC 3.1.3.48) катализируют удаление фосфатной группы, присоединенной к остатку тирозина, с использованием промежуточного фермента цистеинил-фосфата. Эти ферменты являются ключевыми регуляторными компонентами в путях передачи сигнала (таких как путь MAP-киназы ) и контроле клеточного цикла и важны для контроля роста клеток , пролиферации , дифференциации , трансформации и синаптической пластичности . [1] [2] [3] [4]

Функции

Вместе с тирозинкиназами PTP регулируют состояние фосфорилирования многих важных сигнальных молекул, таких как семейство MAP-киназ . PTP все чаще рассматриваются как неотъемлемые компоненты каскадов передачи сигнала , несмотря на меньшую изученность и понимание по сравнению с тирозинкиназами .

ПТП участвуют в регуляции многих клеточных процессов, включая, помимо прочего:

Классификация

По механизму

Активность PTP можно обнаружить в четырех семействах белков. [6] [7]

Ссылки на все 107 членов семейства протеинтирозинфосфатаз можно найти в шаблоне в конце этой статьи.

Класс I

PTP класса I — самая большая группа PTP, насчитывающая 99 членов, которую можно подразделить на

Фосфатазы двойной специфичности (dTyr и dSer/dThr) протеин-тирозиновые фосфатазы двойной специфичности . Фосфатазы двойной специфичности Ser/Thr и Tyr представляют собой группу ферментов с активностью как Ser/Thr ( EC 3.1.3.16), так и тирозин-специфической протеинфосфатазы ( EC 3.1.3.48), способных удалять серин / треонин или тирозин-связанную фосфатную группу из широкого спектра фосфопротеинов , включая ряд ферментов, фосфорилированных под действием киназы . Протеин-фосфатазы двойной специфичности (DSP) регулируют митогенную сигнальную трансдукцию и контролируют клеточный цикл.

Синдром LEOPARD , синдром Нунан и метахондроматоз связаны с PTPN11 .

Повышенный уровень активированного PTPN5 отрицательно влияет на синаптическую стабильность и играет роль в болезни Альцгеймера , [3] синдроме ломкой Х-хромосомы , [4] шизофрении , [8] и болезни Паркинсона . [9] Пониженный уровень PTPN5 связан с болезнью Хантингтона , [10] [11] ишемией мозга , [12] расстройством, связанным с употреблением алкоголя , [13] [14] и стрессовыми расстройствами. [15] [16] В совокупности эти результаты указывают на то, что только при оптимальных уровнях PTPN5 синаптическая функция не нарушается.

Класс II

НММ (низкомолекулярные) фосфатазы, или кислые фосфатазы , действуют на тирозинфосфорилированные белки, низкомолекулярные арилфосфаты и природные и синтетические ацилфосфаты . [17] [18]

Класс II PTP содержит только один член — низкомолекулярную фосфотирозинфосфатазу ( LMPTP ).

Класс III

Фосфатазы Cdc25 (dTyr и/или dThr)

Класс III PTP состоит из трех членов: CDC25 A , B и C.

Класс IV

Они являются членами HAD- фолда и суперсемейства и включают фосфатазы, специфичные для pTyr и pSer/Thr, а также фосфатазы малых молекул и другие ферменты. [19] Подсемейство EYA (глаза отсутствуют) считается pTyr-специфичным и имеет четыре члена у человека: EYA1 , EYA2 , EYA3 и EYA4 . Этот класс имеет отличный каталитический механизм от трех других классов. [20]

По местоположению

На основании их клеточной локализации ПТФазы также классифицируются как:

Общие элементы

Все PTPases, за исключением семейства EYA, несут высококонсервативный мотив активного центра C(X)5R (мотив сигнатуры PTP), используют общий каталитический механизм и обладают схожей основной структурой, состоящей из центрального параллельного бета-слоя с фланкирующими альфа-спиралями, содержащими бета-петлю-альфа-петлю, которая охватывает мотив сигнатуры PTP. [23] Функциональное разнообразие между PTPases обеспечивается регуляторными доменами и субъединицами.

Модель выражения

Отдельные PTP могут быть выражены всеми типами клеток, или их экспрессия может быть строго тканеспецифичной . Большинство клеток экспрессируют от 30% до 60% всех PTP, однако кроветворные и нейрональные клетки экспрессируют большее количество PTP по сравнению с другими типами клеток. Т-клетки и В-клетки кроветворного происхождения экспрессируют около 60-70 различных PTP. Экспрессия нескольких PTPS ограничена кроветворными клетками, например, LYP , SHP1 , CD45 и HePTP . [28] Экспрессия PTPN5 ограничена мозгом и различается между областями мозга , при этом в мозжечке экспрессия отсутствует. [29] [30] [31]

Ссылки

  1. ^ Dixon JE, Denu JM (2018). «Протеиновые тирозиновые фосфатазы: механизмы катализа и регуляции». Curr Opin Chem Biol . 2 (5): 633–41. doi :10.1016/S1367-5931(98)80095-1. PMID  9818190.
  2. ^ Пол С, Ломброзо П.Дж. (2020). «Рецепторные и нерецепторные протеинтирозиновые фосфатазы в нервной системе». Cell. Mol. Life Sci . 60 (11): 2465–82. doi :10.1007/s00018-003-3123-7. PMC 11138652. PMID 14625689.  S2CID 10827975  . 
  3. ^ ab Zhang Y, Kurup P, Xu J, Carty N, Fernandez SM, Nygaard HB, Pittenger C, Greengard P, Strittmatter SM, Nairn AC, Lombroso PJ (ноябрь 2018 г.). «Генетическое снижение тирозиновой фосфатазы, обогащенной полосатым телом (STEP), устраняет когнитивные и клеточные дефициты в мышиной модели болезни Альцгеймера». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (44): 19014–9. Bibcode : 2010PNAS..10719014Z. doi : 10.1073/pnas.1013543107 . PMC 2973892. PMID  20956308 . 
  4. ^ ab Goebel-Goody SM, Wilson-Wallis ED, Royston S, Tagliatela SM, Naegele JR, Lombroso PJ (июль 2019 г.). «Генетическая манипуляция STEP устраняет поведенческие аномалии в модели мышей с синдромом ломкой Х-хромосомы». Genes, Brain and Behavior . 11 (5): 586–600. doi :10.1111/j.1601-183X.2012.00781.x. PMC 3922131 . PMID  22405502. 
  5. ^ Куруп П., Чжан Ю., Сюй Дж., Венкитарамани Д.В., Арутюнян В., Грингард П., Нэрн AC, Ломброзо П.Дж. (апрель 2022 г.). «Абета-опосредованный эндоцитоз рецептора NMDA при болезни Альцгеймера включает убиквитинирование тирозинфосфатазы STEP61». Журнал неврологии . 30 (17): 5948–57. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0157-10.2010. ПМЦ 2868326 . ПМИД  20427654. 
  6. ^ Sun JP, Zhang ZY, Wang WQ (2017). «Обзор суперсемейства протеинтирозинфосфатазы». Curr Top Med Chem . 3 (7): 739–48. doi :10.2174/1568026033452302. PMID  12678841.
  7. ^ Алонсо А., Сасин Дж. и др. (2020). «Протеиновые тирозиновые фосфатазы в геноме человека». Cell . 117 (6): 699–711. doi : 10.1016/j.cell.2004.05.018 . PMID  15186772.
  8. ^ Carty NC, Xu J, Kurup P, Brouillette J, Goebel-Goody SM, Austin DR, Yuan P, Chen G, Correa PR, Haroutunian V, Pittenger C, Lombroso PJ (2021). «Тирозинфосфатаза STEP: значение при шизофрении и молекулярный механизм, лежащий в основе антипсихотических препаратов». Трансляционная психиатрия . 2 (7): e137. doi :10.1038/tp.2012.63. PMC 3410627. PMID  22781170. 
  9. ^ Kurup PK, Xu J, Videira RA, Ononenyi C, Baltazar G, Lombroso PJ, Nairn AC (январь 2018 г.). «STEP61 является субстратом лигазы E3 паркин и активируется при болезни Паркинсона». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (4): 1202–7. Bibcode : 2015PNAS..112.1202K. doi : 10.1073/pnas.1417423112 . PMC 4313846. PMID  25583483 . 
  10. ^ Saavedra A, Giralt A, Rué L, Xifró X, Xu J, Ortega Z, Lucas JJ, Lombroso PJ, Alberch J, Pérez-Navarro E (июнь 2021 г.). «Экспрессия и активность тирозинфосфатазы белка, обогащенного полосатым телом, при болезни Хантингтона: ШАГ в сопротивлении эксайтотоксичности». The Journal of Neuroscience . 31 (22): 8150–62. doi :10.1523/JNEUROSCI.3446-10.2011. PMC 3472648 . PMID  21632937. 
  11. ^ Gladding CM, Sepers MD, Xu J, Zhang LY, Milnerwood AJ, Lombroso PJ, Raymond LA (сентябрь 2020 г.). «Кальпаин и активация тирозинфосфатазы белка, обогащенного стриатом (STEP), способствуют экстрасинаптической локализации рецептора NMDA в мышиной модели болезни Хантингтона». Human Molecular Genetics . 21 (17): 3739–52. doi :10.1093/hmg/dds154. PMC 3412376 . PMID  22523092. 
  12. ^ Deb I, Manhas N, Poddar R, Rajagopal S, Allan AM, Lombroso PJ, Rosenberg GA, Candelario-Jalil E, Paul S (ноябрь 2020 г.). «Нейропротекторная роль обогащенной мозгом тирозинфосфатазы, STEP, при фокальной церебральной ишемии». The Journal of Neuroscience . 33 (45): 17814–26. doi :10.1523/JNEUROSCI.2346-12.2013. PMC 3818554 . PMID  24198371. 
  13. ^ Hicklin TR, Wu PH, Radcliffe RA, Freund RK, Goebel-Goody SM, Correa PR, Proctor WR, Lombroso PJ, Browning MD (апрель 2020 г.). «Ингибирование алкоголем функции рецептора NMDA, долгосрочное потенцирование и обучение страху требуют обогащенной полосатым телом тирозиновой фосфатазы белка». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (16): 6650–5. Bibcode : 2011PNAS..108.6650H. doi : 10.1073/pnas.1017856108 . PMC 3081035. PMID  21464302 . 
  14. ^ Darcq E, Hamida SB, Wu S, Phamluong K, Kharazia V, Xu J, Lombroso P, Ron D (июнь 2019 г.). «Ингибирование обогащенной полосатым телом тирозиновой фосфатазы 61 в дорсомедиальном полосатом теле достаточно для увеличения потребления этанола». Journal of Neurochemistry . 129 (6): 1024–34. doi :10.1111/jnc.12701. PMC 4055745 . PMID  24588427. 
  15. ^ Yang CH, Huang CC, Hsu KS (май 2022 г.). «Критическая роль протеинтирозинфосфатазы нерецепторного типа 5 в определении индивидуальной восприимчивости к развитию когнитивных и морфологических изменений, связанных со стрессом». The Journal of Neuroscience . 32 (22): 7550–62. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5902-11.2012 . PMC 6703597 . PMID  22649233. 
  16. ^ Dabrowska J, Hazra R, Guo JD, Li C, Dewitt S, Xu J, Lombroso PJ, Rainnie DG (декабрь 2020 г.). «Обогащенная полосатым телом протеинтирозинфосфатаза — ШАГИ к пониманию хронической стресс-индуцированной активации нейронов рилизинг-фактора кортикотропина в ядре ложа терминальной полоски крысы». Биологическая психиатрия . 74 (11): 817–26. doi :10.1016/j.biopsych.2013.07.032. PMC 3818357. PMID 24012328  . 
  17. ^ Wo YY, Shabanowitz J, Hunt DF, Davis JP, Mitchell GL, Van Etten RL, McCormack AL (2023). «Секвенирование, клонирование и экспрессия человеческой кислой фосфатазы эритроцитарного типа, цитоплазматической фосфотирозилпротеинфосфатазы». J. Biol. Chem . 267 (15): 10856–10865. doi : 10.1016/S0021-9258(19)50097-7 . PMID  1587862.
  18. ^ Шекельс Л.Л., Смит А.Дж., Бернлор ДА., Ван Эттен Р.Л. (1992). «Идентификация кислой фосфатазы адипоцитов как чувствительной к PAO тирозилфосфатазы». Protein Sci . 1 (6): 710–721. doi :10.1002/pro.5560010603. PMC 2142247. PMID  1304913 . 
  19. ^ Chen MJ, Dixon JE, Manning G (апрель 2023 г.). «Геномика и эволюция протеинфосфатаз». Science Signaling . 10 (474): eaag1796. doi :10.1126/scisignal.aag1796. PMID  28400531. S2CID  41041971.
  20. ^ Plaxton WC, McManus MT (2020). Контроль первичного метаболизма в растениях. Wiley-Blackwell. стр. 130–. ISBN 978-1-4051-3096-7. Получено 12 декабря 2020 г. .
  21. ^ Knapp S, Longman E, Debreczeni JE, Eswaran J, Barr AJ (2006). «Кристаллическая структура человеческого рецепторного белка тирозин фосфатазы каппа фосфатазного домена 1». Protein Sci . 15 (6): 1500–1505. doi :10.1110/ps.062128706. PMC 2242534 . PMID  16672235. 
  22. ^ Perrimon N , Johnson MR, Perkins LA, Melnick MB (2018). «Функции спирального штопора нерецепторной протеинтирозинфосфатазы в множественных рецепторных тирозинкиназных путях у Drosophila». Dev. Biol . 180 (1): 63–81. doi : 10.1006/dbio.1996.0285 . PMID  8948575.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  23. ^ Barford D, Das AK, Egloff MP (2021). «Структура и механизм протеинфосфатазы s: взгляд на катализ и регуляцию». Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct . 27 (1): 133–64. doi :10.1146/annurev.biophys.27.1.133. PMID  9646865.
  24. ^ Su XD, Taddei N, Stefani M, Ramponi G, Nordlund P (август 1994). «Кристаллическая структура фосфотирозиновой протеинфосфатазы с низким молекулярным весом». Nature . 370 (6490): 575–8. Bibcode :1994Natur.370..575S. doi :10.1038/370575a0. PMID  8052313. S2CID  4310667.
  25. ^ Stuckey JA, Schubert HL, Fauman EB, Zhang ZY, Dixon JE, Saper MA (август 1994). "Кристаллическая структура тирозиновой фосфатазы белка Yersinia при 2,5 А и комплекс с вольфраматом" (PDF) . Nature . 370 (6490): 571–5. Bibcode :1994Natur.370..571S. doi :10.1038/370571a0. hdl : 2027.42/62819 . PMID  8052312. S2CID  4332099.
  26. ^ Юванияма Дж., Дену Дж.М., Диксон Дж.Э., Сапер М.А. (май 1996 г.). «Кристаллическая структура протеинфосфатазы VHR с двойной специфичностью». Наука . 272 (5266): 1328–31. Бибкод : 1996Sci...272.1328Y. дои : 10.1126/science.272.5266.1328. PMID  8650541. S2CID  33816598.
  27. ^ Aceti DJ, Битто Э, Якунин А.Ф. и др. (октябрь 2008 г.). «Структурная и функциональная характеристика новой фосфатазы из локуса гена Arabidopsis thaliana At1g05000». Белки . 73 (1): 241–53. дои : 10.1002/prot.22041. ПМЦ 4437517 . ПМИД  18433060. 
  28. ^ Mustelin T, Vang T, Bottini N (2018). «Протеиновые тирозиновые фосфатазы и иммунный ответ». Nat. Rev. Immunol . 5 (1): 43–57. doi :10.1038/nri1530. PMID  15630428. S2CID  20308090.
  29. ^ Lombroso PJ, Murdoch G, Lerner M (август 2021 г.). «Молекулярная характеристика протеин-тирозин-фосфатазы, обогащенной в полосатом теле». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (16): 7242–6. Bibcode : 1991PNAS...88.7242L. doi : 10.1073 /pnas.88.16.7242 . PMC 52270. PMID  1714595. 
  30. ^ Bult A, Zhao F, Dirkx R, Sharma E, Lukacsi E, Solimena M, Naegele JR, Lombroso PJ (декабрь 2021 г.). «STEP61: член семейства обогащенных мозгом PTP локализован в эндоплазматическом ретикулуме». Журнал нейронауки . 16 (24): 7821–31. doi : 10.1523/JNEUROSCI.16-24-07821.1996 . PMC 6579237. PMID  8987810 . 
  31. ^ Lombroso PJ, Naegele JR, Sharma E, Lerner M (июль 2021 г.). «Протеиновая тирозиновая фосфатаза, экспрессируемая в дофаминоцептивных нейронах базальных ганглиев и связанных с ними структурах». The Journal of Neuroscience . 13 (7): 3064–74. doi : 10.1523 /JNEUROSCI.13-07-03064.1993 . PMC 6576687. PMID  8331384. 

Источники

Внешние ссылки