Рецептор 1, активируемый протеиназой ( PAR1 ), также известный как рецептор 1, активируемый протеазой , рецептор фактора свертывания II и рецептор тромбина, представляет собой белок , который у людей кодируется геном F2R . [5] PAR1 представляет собой рецептор, связанный с G-белком , и один из четырех рецепторов, активируемых протеазой, участвующих в регуляции тромботического ответа. Высоко экспрессируемый в тромбоцитах и эндотелиальных клетках, PAR1 играет ключевую роль в опосредовании взаимодействия между коагуляцией и воспалением , что важно в патогенезе воспалительных и фиброзных заболеваний легких. [6] Он также участвует как в нарушении, так и в поддержании целостности эндотелиального барьера посредством взаимодействия либо с тромбином , либо с активированным белком C соответственно. [7]
Структура
PAR1 — это трансмембранный рецептор, сопряженный с G-белком (GPCR), который во многом схож по своей структуре с другими рецепторами, активируемыми протеазой. [8] [9] Эти характеристики включают наличие семи трансмембранных альфа-спиралей , четырех внеклеточных петель и трех внутриклеточных петель. [9] PAR1 содержит 425 аминокислотных остатков, расположенных для оптимального связывания тромбина на его внеклеточном N-конце . C-конец PAR1 расположен на внутриклеточной стороне клеточной мембраны как часть ее цитоплазматического хвоста. [8]
Путь передачи сигнала
На этом изображении представлен обзор расщепления PAR1 тромбином. Тромбин, выделенный красным, связывается с сайтом расщепления на внеклеточном N-конце PAR1. Тромбин расщепляет пептидную связь между Arg-41 и Ser-42, чтобы открыть связанный лиганд на новом N-конце, а расщепленный пептид, выделенный оранжевым, высвобождается за пределы клетки.
Активация
PAR1 активируется, когда терминальные 41 аминокислота его N-конца расщепляются тромбином, сериновой протеазой. [10] Тромбин распознает PAR1 по последовательности лизин-аспартат-пролин-аргинин-серин на N-конце, где он разрезает пептидную связь между аргинином-41 и серином-42. Сродство тромбина к этому специфическому сайту расщепления в PAR1 дополнительно усиливается вторичными взаимодействиями между экзосайтом тромбина и кислой областью аминокислотных остатков, расположенных на C-конце к Ser-42. [11] Это протеолитическое расщепление необратимо, и свободный пептид, часто называемый парстатином, затем высвобождается за пределы клетки. [10] Недавно обнаруженный N-конец действует как привязанный лиганд , который связывается с областью связывания между внеклеточными петлями 3 и 4 PAR1, тем самым активируя белок. Связывание вызывает конформационные изменения в белке, которые в конечном итоге позволяют связывать G-белки с сайтами на внутриклеточной области PAR1. [12]
Сигнализация
После расщепления PAR1 может активировать G-белки, которые связываются с несколькими участками его внутриклеточных петель. Например, PAR1 в сочетании с PAR4 может связываться и активировать G-белок G 12/13 , который, в свою очередь, активирует Rho и Rho киназу . [8] Этот путь приводит к быстрому изменению формы тромбоцитов из-за сокращений актина, которые приводят к подвижности тромбоцитов, а также к высвобождению гранул, которые необходимы для агрегации тромбоцитов . [8] Связывание также может происходить с G q , что приводит к активации фосфолипазы C-β; этот путь приводит к стимуляции протеинкиназы C (PKC), которая влияет на активацию тромбоцитов. [8]
Кроме того, как PAR1, так и PAR4 могут связываться с G-белком q, который стимулирует внутриклеточное движение ионов кальция, которые служат вторичными посредниками для активации тромбоцитов. [8] Это также активирует протеинкиназу C, которая стимулирует агрегацию тромбоцитов и, следовательно, свертывание крови далее по пути. [11]
Прекращение
Фосфорилирование цитоплазматического хвоста PAR1 и последующее связывание с аррестином разъединяет белок с сигнализацией G-белка. [10] [11] Эти фосфорилированные PAR1 транспортируются обратно в клетку через эндосомы, где они отправляются в тельца Гольджи. Расщепленные PAR1 затем сортируются и транспортируются в лизосомы, где они деградируют. [11] Этот процесс интернализации и деградации необходим для прекращения сигнализации рецептора. [10]
Для восстановления чувствительности к тромбину PAR1 должен быть восполнен на поверхности клетки. Нерасщепленный PAR1 в клеточной мембране связывается с комплексом адаптера AP2 на мотиве тирозина на внутриклеточном C-конце, что стимулирует эндоцитоз неактивированного PAR1. [13] Затем он хранится в покрытых клатрином везикулах внутри цитозоля и в конечном итоге защищен от протеолиза. Это гарантирует, что есть постоянный запас нерасщепленного PAR1, который может циклически поступать в плазматическую мембрану независимо от воспроизводства PAR1, таким образом повторно сенсибилизируя клетку к тромбину и переустанавливая путь передачи сигнала. [14]
Это визуализация структуры PAR1, связанной с антагонистом Vorapaxar. Светло-голубые структуры представляют семь трансмембранных альфа-спиралей PAR1. Зеленые структуры представляют внеклеточные петли, а оранжевые структуры представляют внутриклеточные петли. Красная молекула — Vorapaxar. C-концевой хвост не изображен.
Лиганды
Агонисты
Поиск селективных агонистов для PAR1 также был темой интереса для исследователей. Было обнаружено, что синтетический пептид SFLLRN служит агонистом для PAR1. Пептид SFLLRN имитирует первые шесть остатков N-концевого связанного лиганда активированного PAR1 и связывается с тем же сайтом связывания на второй внеклеточной петле. [15] Таким образом, даже в отсутствие тромбина связывание SFLLRN может вызвать ответ от расщепленного или нерасщепленного PAR1. [16]
Антагонисты
Разработаны селективные антагонисты рецептора PAR1 для использования в качестве антикоагулянтов.
Vorapaxar , продаваемый под торговой маркой Zontivity, является первым в своем классе антитромбоцитарным препаратом, используемым при лечении заболеваний сердца у пациентов с историей сердечных приступов и заболеваниями периферических артерий . [17] Недавно было показано, что Vorapaxar ослабляет нейтрофильную воспалительную реакцию на Streptococcus pneumoniae за счет снижения уровней провоспалительных цитокинов, таких как IL-1β и хемокинов CXCL1 , CCL2 и CCL7 . [18] PAR1 ингибируется Vorapaxar, когда молекула связывается с карманом связывания между внеклеточной петлей 2 и 3 PAR1, где она стабилизирует инактивированную структуру белка и предотвращает переключение в активную конформацию. [15]
^ abc GRCh38: Ensembl выпуск 89: ENSG00000181104 – Ensembl , май 2017 г.
^ abc GRCm38: Ensembl выпуск 89: ENSMUSG00000048376 – Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ "Mouse PubMed Reference:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ Bahou WF, Nierman WC, Durkin AS, Potter CL, Demetrick DJ (сентябрь 1993 г.). «Хромосомное распределение гена рецептора тромбина человека: локализация в области q13 хромосомы 5». Blood . 82 (5): 1532–7. doi : 10.1182/blood.V82.5.1532.1532 . PMID 8395910.
^ " Хосе Р. Дж., Уильямс А. Э., Чемберс Р. К. (февраль 2014 г.). "Рецепторы, активируемые протеиназой, при фибропролиферативном заболевании легких". Thorax . 69 (2): 190–2. doi : 10.1136/thoraxjnl-2013-204367 . PMID 24186921.
^ Feistritzer C, Riewald M (апрель 2005 г.). «Защита эндотелиального барьера активированным протеином C через PAR1-зависимую перекрестную активацию сфингозин-1-фосфатного рецептора-1». Кровь . 105 (8): 3178–84. doi : 10.1182/blood-2004-10-3985 . PMID 15626732. S2CID 24170814.
^ ab Spoerri PM, Kato HE, Pfreundschuh M, Mari SA, Serdiuk T, Thoma J, et al. (Июнь 2018 г.). «Структурные свойства человеческого протеазо-активируемого рецептора 1, изменяющиеся под действием сильного антагониста». Structure . 26 (6): 829–838.e4. doi : 10.1016/j.str.2018.03.020 . PMID 29731231.
^ abcd Arora P, Ricks TK, Trejo J (март 2007 г.). «Протеазо-активируемая рецепторная сигнализация, эндоцитарная сортировка и нарушение регуляции при раке». Journal of Cell Science . 120 (Pt 6): 921–8. doi : 10.1242/jcs.03409 . PMID 17344429.
^ Pfreundschuh M, Alsteens D, Wieneke R, Zhang C, Coughlin SR, Tampé R и др. (ноябрь 2015 г.). «Идентификация и количественная оценка двух лиганд-связывающих участков при визуализации собственных мембранных рецепторов человека с помощью АСМ». Nature Communications . 6 (1): 8857. Bibcode :2015NatCo...6.8857P. doi :10.1038/ncomms9857. PMC 4660198 . PMID 26561004.
^ Chen B, Siderovski DP, Neubig RR, Lawson MA, Trejo J (январь 2014 г.). «Регуляция сигнализации активируемого протеазой рецептора 1 с помощью комплекса адаптерного белка 2 и подсемейства регуляторов сигнальных белков G-белка R4». Журнал биологической химии . 289 (3): 1580–91. doi : 10.1074/jbc.m113.528273 . PMC 3894338. PMID 24297163 .
^ Paing MM, Johnston CA, Siderovski DP, Trejo J (апрель 2006 г.). «Клатриновый адаптер AP2 регулирует конститутивную интернализацию рецептора тромбина и повторную сенсибилизацию эндотелиальных клеток». Молекулярная и клеточная биология . 26 (8): 3231–42. doi :10.1128/MCB.26.8.3231-3242.2006. PMC 1446942. PMID 16581796 .
^ ab Zhang C, Srinivasan Y, Arlow DH, Fung JJ, Palmer D, Zheng Y, et al. (декабрь 2012 г.). «Высокоразрешающая кристаллическая структура человеческого протеазно-активируемого рецептора 1». Nature . 492 (7429): 387–92. Bibcode :2012Natur.492..387Z. doi :10.1038/nature11701. PMC 3531875 . PMID 23222541.
^ Hammes SR, Coughlin SR (февраль 1999). «Протеазо-активируемый рецептор-1 может опосредовать ответы на SFLLRN в клетках, десенсибилизированных тромбином: доказательства нового механизма предотвращения или прекращения сигнализации лигандом, связанным с PAR1». Биохимия . 38 (8): 2486–93. doi :10.1021/bi982527i. PMID 10029543.
^ Gryka RJ, Buckley LF, Anderson SM (март 2017 г.). «Vorapaxar: The Current Role and Future Directions of a Novel Protease-Activated Receptor Antagonist for Risk Reduction in Atherosclerotic Disease». Drugs in R&D . 17 (1): 65–72. doi :10.1007/s40268-016-0158-4. PMC 5318326. PMID 28063023 .
^ Хосе Р. Дж., Уильямс А. Е., Мерсер П. Ф., Суликовский М. Г., Браун Дж. С., Чемберс Р. К. (июнь 2015 г.). «Регуляция нейтрофильного воспаления рецептором 1, активируемым протеиназой, во время бактериальной легочной инфекции». Журнал иммунологии . 194 (12): 6024–34. doi : 10.4049/jimmunol.1500124. PMC 4456635. PMID 25948816 .
Дальнейшее чтение
Coughlin SR, Vu TK, Hung DT, Wheaton VI (февраль 1992 г.). «Характеристика функционального рецептора тромбина. Проблемы и возможности». Журнал клинических исследований . 89 (2): 351–5. doi :10.1172/JCI115592. PMC 442859. PMID 1310691 .
Wu H, Zhang Z, Li Y, Zhao R, Li H, Song Y и др. (октябрь 2010 г.). «Ход повышения регуляции воспалительных медиаторов в геморрагическом мозге у крыс: корреляция с отеком мозга». Neurochemistry International . 57 (3): 248–53. doi :10.1016/j.neuint.2010.06.002. PMC 2910823 . PMID 20541575.
Howell DC, Laurent GJ, Chambers RC (апрель 2002 г.). «Роль тромбина и его основного клеточного рецептора, активируемого протеазой рецептора-1, в легочном фиброзе». Труды биохимического общества . 30 (2): 211–6. doi :10.1042/BST0300211. PMID 12023853. S2CID 32822567.
Tellez C, Bar-Eli M (май 2003 г.). «Роль и регуляция рецептора тромбина (PAR-1) в меланоме человека». Oncogene . 22 (20): 3130–7. doi : 10.1038/sj.onc.1206453 . PMID 12789289.
Remillard CV, Yuan JX (май 2005 г.). «PGE2 и PAR-1 при легочном фиброзе: случай укуса руки, которая тебя кормит?». American Journal of Physiology. Клеточная и молекулярная физиология легких . 288 (5): L789-92. doi :10.1152/ajplung.00016.2005. PMID 15821019. S2CID 172096.
Leger AJ, Covic L, Kuliopulos A (сентябрь 2006 г.). «Рецепторы, активируемые протеазой при сердечно-сосудистых заболеваниях». Circulation . 114 (10): 1070–7. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.574830 . PMID 16952995.
Traynelis SF, Trejo J (май 2007 г.). «Сигнализация рецепторов, активируемых протеазой: новые роли и регуляторные механизмы». Current Opinion in Hematology . 14 (3): 230–5. doi :10.1097/MOH.0b013e3280dce568. PMID 17414212. S2CID 30443240.
Vu TK, Hung DT, Wheaton VI, Coughlin SR (март 1991 г.). «Молекулярное клонирование функционального рецептора тромбина раскрывает новый протеолитический механизм активации рецептора». Cell . 64 (6): 1057–68. doi :10.1016/0092-8674(91)90261-V. PMID 1672265. S2CID 27467574.
Wojtukiewicz MZ, Tang DG, Ben-Josef E, Renaud C, Walz DA, Honn KV (февраль 1995 г.). «Клетки солидных опухолей экспрессируют функциональный рецептор тромбина «связанного лиганда». Cancer Research . 55 (3): 698–704. PMID 7834643.
Hein L, Ishii K, Coughlin SR, Kobilka BK (ноябрь 1994 г.). «Внутриклеточное нацеливание и транспортировка рецепторов тромбина. Новый механизм повторной сенсибилизации рецептора, связанного с G-белком». Журнал биологической химии . 269 (44): 27719–26. doi : 10.1016/S0021-9258(18)47045-7 . PMID 7961693.
Mathews II, Padmanabhan KP, Ganesh V, Tulinsky A, Ishii M, Chen J, et al. (март 1994). «Кристаллографические структуры тромбина, комплексированного с пептидами рецептора тромбина: существование ожидаемых и новых режимов связывания». Биохимия . 33 (11): 3266–79. doi :10.1021/bi00177a018. PMID 8136362.
Offermanns S, Laugwitz KL, Spicher K, Schultz G (январь 1994). "G-белки семейства G12 активируются через тромбоксан A2 и рецепторы тромбина в тромбоцитах человека". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (2): 504–8. Bibcode :1994PNAS...91..504O. doi : 10.1073/pnas.91.2.504 . PMC 42977 . PMID 8290554.
Хоффман М., Чёрч ФК (август 1993 г.). «Реакция лейкоцитов крови на пептиды рецептора тромбина». Журнал биологии лейкоцитов . 54 (2): 145–51. doi :10.1002/jlb.54.2.145. PMID 8395550. S2CID 9124992.
Schmidt VA, Vitale E, Bahou WF (апрель 1996 г.). «Геномное клонирование и характеристика гена рецептора тромбина человека. Структурное сходство с геном рецептора-2, активируемого протеиназой». Журнал биологической химии . 271 (16): 9307–12. doi : 10.1074/jbc.271.16.9809 . PMID 8621593.
Li F, Baykal D, Horaist C, Yan CN, Carr BN, Rao GN, Runge MS (октябрь 1996 г.). «Клонирование и идентификация регуляторных последовательностей гена рецептора тромбина человека». Журнал биологической химии . 271 (42): 26320–8. doi : 10.1074/jbc.271.42.26320 . PMID 8824285.
Shapiro MJ, Trejo J, Zeng D, Coughlin SR (декабрь 1996 г.). «Роль цитоплазматического хвоста тромбинового рецептора во внутриклеточном трафике. Отдельные детерминанты для интернализации, вызванной агонистом, по сравнению с тонизирующей интернализацией и внутриклеточной локализацией». Журнал биологической химии . 271 (51): 32874–80. doi : 10.1074/jbc.271.51.32874 . PMID 8955127.
Ogino Y, Tanaka K, Shimizu N (ноябрь 1996 г.). «Прямые доказательства двух различных G-белков, связывающихся с рецепторами тромбина в клетках SH-EP нейробластомы человека». European Journal of Pharmacology . 316 (1): 105–9. doi :10.1016/S0014-2999(96)00653-X. PMID 8982657.
Molino M, Bainton DF, Hoxie JA, Coughlin SR, Brass LF (февраль 1997 г.). «Рецепторы тромбина на тромбоцитах человека. Начальная локализация и последующее перераспределение во время активации тромбоцитов». Журнал биологической химии . 272 (9): 6011–7. doi : 10.1074/jbc.272.9.6011 . PMID 9038223.
Renesto P, Si-Tahar M, Moniatte M, Balloy V, Van Dorsselaer A, Pidard D, Chignard M (март 1997 г.). «Специфическое ингибирование активации клеток, вызванной тромбином, нейтрофильными протеиназами эластазой, катепсином G и протеиназой 3: доказательства наличия отдельных участков расщепления в аминоконцевом домене рецептора тромбина». Blood . 89 (6): 1944–53. doi : 10.1182/blood.V89.6.1944 . PMID 9058715.
Внешние ссылки
Обзор всей структурной информации, доступной в PDB для UniProt : P25116 (рецептор, активируемый протеиназой 1) на сайте PDBe-KB .
