Рецептор тромбоцитарного фактора роста бета — это белок , который у людей кодируется геном PDGFRB . Мутации в PDGFRB в основном связаны с классом злокачественных новообразований клональной эозинофилии .
Ген PDGFRB расположен на хромосоме 5 человека в позиции q32 (обозначается как 5q32) и содержит 25 экзонов . Ген фланкирован генами фактора стимуляции колоний гранулоцитов-макрофагов и рецептора фактора стимуляции колоний 1 (также называемого рецептором фактора стимуляции колоний макрофагов), все три из которых могут быть потеряны вместе из-за одной делеционной мутации , тем самым вызывая развитие синдрома 5q . [5] Другие генетические аномалии в PDGFRB приводят к различным формам потенциально злокачественных заболеваний костного мозга: небольшие делеции и транслокации хромосом, вызывающие слияния между PDGFRB и любым из по крайней мере 30 генов, могут вызывать миелопролиферативные новообразования , которые обычно включают эозинофилию , повреждение органов, вызванное эозинофилами, и возможное прогрессирование до агрессивной лейкемии (см. ниже). [6]
Ген PDGFRB кодирует типичную рецепторную тирозинкиназу , которая принадлежит к семейству рецепторов тирозинкиназы III типа (RTK) и структурно характеризуется пятью внеклеточными иммуноглобулин-подобными доменами, одним доменом спирали, охватывающей мембрану, внутриклеточным юкстамембранным доменом, расщепленным тирозинкиназным доменом и карбоксильным хвостом. [7] В отсутствие лиганда PDGFRβ принимает неактивную конформацию, в которой активационная петля сворачивается над каталитическим сайтом, юкстамембранная область над петлей, закрывающей активный сайт, и карбоксиконцевой хвост над доменом киназы. При связывании PDGF димеризация рецептора высвобождает ингибирующие конформации из-за автофосфорилирования регуляторных остатков тирозина в транс-положении. Остатки тирозина 857 и 751 являются основными сайтами фосфорилирования для активации PDGFRβ. [8]
Молекулярная масса зрелого гликозилированного белка PDGFRβ составляет приблизительно 180 кДа.
Активация PDGFRβ требует дерепрессии киназной активности рецептора. Лиганд для PDGFRβ (PDGF) достигает этого в ходе сборки димера PDGFRβ. Две из пяти изоформ PDGF активируют PDGFRβ (PDGF-B и PDGF-D). Активированный рецептор фосфорилирует себя и другие белки и тем самым задействует внутриклеточные сигнальные пути, которые запускают клеточные ответы, такие как миграция и пролиферация. Существуют также независимые от PDGF способы дерепрессии киназной активности PDGFRβ и, следовательно, ее активации. Например, принудительное расположение PDGFRβ в непосредственной близости друг от друга путем сверхэкспрессии или с помощью антител, направленных против внеклеточного домена. Альтернативно, мутации в киназном домене, которые стабилизируют активную конформацию киназы, приводят к конститутивной активации.
В отличие от PDGFRα, PDGFRβ не может быть активирован косвенно. Это происходит потому, что PDGFRβ рекрутирует RasGAP и тем самым ослабляет активность Ras/PI3K, которая необходима для включения петли прямой связи, которая отвечает за этот режим активации. [9] [10]
Фенотип нокаутированных мышей демонстрирует, что PDGFRB необходим для развития сосудов, и что PDGFRB отвечает за активацию PDGFRβ во время эмбриогенеза. Устранение PDGFRB или PDGF-B снижает количество перицитов и гладкомышечных клеток сосудов и тем самым ставит под угрозу целостность и/или функциональность сосудистой сети во многих органах, включая мозг, сердце, почки, кожу и глаза. [11] [12] [13] [14]
Исследования in vitro с использованием культивируемых клеток показывают, что эндотелиальные клетки секретируют PDGF, который привлекает перициты, экспрессирующие PDGFRβ, которые стабилизируют зарождающиеся кровеносные сосуды. [15] Мыши, несущие один активированный аллель PDGFRB, демонстрируют ряд постнатальных фенотипов, включая сниженную дифференциацию клеток гладких мышц аортальных сосудов и перицитов мозга. Аналогичным образом подавляется дифференциация жировой ткани из перицитов и мезенхимальных клеток. [16] Неправильная регуляция активности киназы PDGFRβ (обычно активация) способствует эндемичным заболеваниям, таким как рак и сердечно-сосудистые заболевания. [17] [18] [19]
Делеции хромосомы 5 человека, которые удаляют три соседних гена, гены для колониестимулирующего фактора гранулоцитов-макрофагов , PDGFRB и рецептора колониестимулирующего фактора 1 , вызывают синдром делеции хромосомы 5q (синдром 5q-). Этот синдром является уникальным типом миелодиспластического синдрома , характеризующимся длительным течением заболевания, низкой скоростью трансформации в агрессивную форму лейкемии и анемией , которая у многих пациентов является глубокой, рефрактерной к традиционной терапии (например, железосодержащим добавкам, эритропоэтину ) и требующей поддерживающих переливаний эритроцитов. Заболевание лечится химиотерапевтическим препаратом леналидомидом . [5] [20]
Транслокации хромосом человека между геном PDGFRB и по крайней мере одним из 30 генов на других хромосомах приводят к миелоидным и/или лимфоидным новообразованиям, которые во многом похожи на новообразования, вызванные слиянием гена PDGFRA (т. е. рецептора тромбоцитарного фактора роста А или рецептора тромбоцитарного фактора роста альфа-типа) с геном FIP1L1 (см. Ген слияния FIP1L1-PDGFRA) . Наиболее распространенной из этих редких мутаций является транслокация гена PDGFRB с геном ETV6 (также называемым геном варианта ETS 6 ).
Ген ETV6 кодирует белок фактора транскрипции, который у мышей, по-видимому, необходим для кроветворения и поддержания развивающейся сосудистой сети. Ген расположен на человеческой хромосоме 12 в позиции p13, состоит из 14 экзонов и, как известно, участвует в большом количестве хромосомных перестроек, связанных с лейкемией и врожденной фибросаркомой . [21] Транслокации между ним и геном PDGFRB , обозначенные как t(5;12)(q33;p13), дают слитый ген PDGFRB-ETV6 , который кодирует слитый белок PDGFRB-ETV6. Этот химерный белок, в отличие от белка PDGFRB: a) имеет постоянно активную PDGFRB-опосредованную тирозинкиназу из-за его принудительной димеризации доменом связывания белка PNT белка ETV6; b) обладает высокой стабильностью из-за его устойчивости к деградации убиквитином- протеасомой ; и c) поэтому чрезмерно стимулирует сигнальные пути клеток , такие как STAT5 , NF-κB и внеклеточные сигнальные киназы , которые способствуют росту и пролиферации клеток. Предполагается, что эта непрерывная сигнализация приводит к развитию миелоидных и/или лимфоидных новообразований, которые обычно включают повышенное количество эозинофилов , рожденных в крови и тканях , повреждение органов и тканей, вызванное эозинофилами, и возможное прогрессирование до агрессивной формы лейкемии. [22]
Новообразования, вызванные слиянием белка PDGFRB-ETV6, часто проявляются признаками, которые классифицируют их как хронические миеломоноцитарные лейкозы , ювенильные миеломоноцитарные лейкозы , атипичные или отрицательные по филадельфийской хромосоме хронические миелоидные лейкозы, миелодиспластические синдромы , острые миелогенные лейкозы или острые лимфобластные лейкозы . В настоящее время Всемирная организация здравоохранения классифицирует это заболевание как одну из форм клональной эозинофилии . [23] Крайне важно, чтобы заболевание, вызванное слиянием белка PDGFRB-ETV6, диагностически отличалось от многих других только что упомянутых заболеваний из-за его совершенно иного лечения.
Пациенты с заболеванием, вызванным слиянием белков PDGFRB-ETV6, чаще всего являются взрослыми мужчинами, но редко детьми. У них наблюдается анемия , увеличение эозинофилов и моноцитов в крови, спленомегалия и, реже, лимфаденопатия. Исследование костного мозга может выявить клеточные особенности, сходные с теми, которые наблюдаются при вышеупомянутых заболеваниях. Диагноз может быть поставлен с помощью обычного цитогенетического исследования клеток крови или костного мозга для проверки перестроек PDGFRB с использованием флуоресцентной гибридизации in situ или для проверки слитого FDGFRB-ATV6 флуоресцентной гибридизации in situ и/или полимеразной цепной реакции в реальном времени с использованием соответствующих нуклеотидных зондов. [22] Эти пациенты, в отличие от многих пациентов с похожими новообразованиями, хорошо реагируют на ингибитор тирозинкиназы иматиниб . Препарат часто вызывает длительные полные гематологические и цитогенетические ремиссии, поскольку дозы значительно ниже тех, которые используются для лечения хронического миелоидного лейкоза . Первичная или приобретенная лекарственная устойчивость к этому препарату встречается очень редко. Дополнительная адъювантная химиотерапия может быть необходима, если болезнь пациента не поддается лечению ингибиторами тирозинкиназы и/или прогрессирует в более агрессивную фазу заболевания, похожую на ту, что наблюдается при бластном кризисе хронического миелоидного лейкоза. [22] [6]
Было обнаружено, что ген PDGFRB сливается по крайней мере с 36 другими генами, образуя гены слияния, которые кодируют химерные белки, которые, как известно или предположительно, обладают: a ) непрерывной активной активностью тирозинкиназы, полученной из PDGFRB; b) способностью непрерывно стимулировать рост и пролиферацию гематологических стволовых клеток; и c) способностью вызывать миелоидные и лимфоидные новообразования, которые обычно, но не всегда, связаны с эозинофилией. Во всех случаях эти заболевания слияния генов считаются типами клональной эозинофилии с рекомендуемыми схемами лечения, сильно отличающимися от схем лечения подобных гематологических злокачественных новообразований. Гены, сливающиеся с PDGFRB , их хромосомное расположение и обозначения, описывающие их слитые гены, приведены в следующей таблице. [6] [22]
Подобно транслокациям PDGFRB-ETV6 , эти транслокации, как правило, находятся в рамке считывания и кодируют белки слияния, при этом их тирозинкиназа, полученная из PDGFRB, постоянно активна и отвечает за потенциально злокачественный рост ее миелоидных и/или лимфоидных клеток. Пациенты, как правило, мужчины среднего возраста. Они обычно проявляются анемией, эозинофилией, моноцитозом и спленомегалией, а их заболевание классифицируется как хронический миеломоноцитарный лейкоз, атипичный хронический миеломоноцитарный лейкоз, ювенильный миеломоноцитарный лейкоз, миелодиспластический синдром, острый миелогенный лейкоз, острый лимфобластный лейкоз или Т-лимфобластная лимфома . Диагностика основана на цитогенетических анализах для обнаружения точек разрыва в длинном плече хромосомы 5 с помощью флуоресцентной гибридизации in situ . Эти пациенты обычно хорошо реагируют на терапию иматинибом . [6] [22] [33]
Первичная семейная кальцификация мозга (см. синдром Фара ) — редкое заболевание, при котором происходит двусторонняя кальцификация в головном мозге, преимущественно в базальных ганглиях, но также в мозжечке, таламусе и стволе мозга у пациентов с различными неврологическими (например, двигательные расстройства, паркинсонизм, судороги, головная боль) и психиатрическими (например, когнитивные нарушения, расстройства настроения, психотические симптомы и обсессивно-компульсивные) нарушениями. В меньшинстве случаев заболевание связано с кажущейся аутосомно-доминантной потерей функции мутациями в PDGFRB или гене, который кодирует лиганд, имитирующий PDGFRB, тромбоцитарный фактор роста , PDGFB . PDGFRB широко экспрессируется в нейронах, хориоидном сплетении, сосудистых гладкомышечных клетках и перицитах человеческого мозга, особенно в базальных ганглиях и зубчатом ядре. Предполагается, что передача сигнала через PDGFRB поддерживает целостность гематоэнцефалического барьера и что потеря рецептора PDGFRB или его лиганда PDGFB нарушает гематоэнцефалический барьер, впоследствии способствуя (пери)васкулярному отложению кальция и тем самым вызывая дисфункцию и гибель нейронов. [34] [35]
Было показано, что PDGFRB взаимодействует с: