Рецепторы фактора роста тромбоцитов ( PDGF-R ) являются рецепторами тирозинкиназы на поверхности клеток для членов семейства факторов роста тромбоцитов (PDGF). Субъединицы PDGF -A и -B являются важными факторами, регулирующими пролиферацию клеток , клеточную дифференцировку , рост клеток , развитие и многие заболевания, включая рак . [2] Существует две формы PDGF-R, альфа и бета, каждая из которых кодируется отдельным геном. [3] В зависимости от того, какой фактор роста связан, PDGF-R гомо- или гетеродимеризуется. [4]
Семейство PDGF состоит из PDGF-A, -B, -C и -D, которые образуют либо гомо-, либо гетеродимеры ( PDGF-AA, -AB, -BB, -CC, -DD). Четыре PDGF неактивны в своих мономерных формах. PDGF связываются с рецепторами тирозинкиназы белка PDGF рецептора-α и -β. Эти две изоформы рецепторов димеризуются при связывании димера PDGF, что приводит к трем возможным комбинациям рецепторов, а именно -αα, -ββ и -αβ. Внеклеточная область рецептора состоит из пяти иммуноглобулин -подобных доменов, тогда как внутриклеточная часть представляет собой домен тирозинкиназы . Лиганд-связывающие сайты рецепторов расположены в трех первых иммуноглобулин-подобных доменах. PDGF-CC специфически взаимодействует с PDGFR-αα и -αβ, но не с -ββ, и, таким образом, напоминает PDGF-AB. PDGF-DD связывается с PDGFR-ββ с высокой аффинностью и с PDGFR-αβ в значительно меньшей степени и поэтому считается специфичным для PDGFR-ββ. PDGF-AA связывается только с PDGFR-αα, тогда как PDGF-BB является единственным PDGF, который может связывать все три комбинации рецепторов с высокой аффинностью. [5]
Димеризация является предпосылкой для активации киназы . Активация киназы визуализируется как фосфорилирование тирозина молекул рецептора, которое происходит между димеризованными молекулами рецептора ( трансфосфорилирование ). В сочетании с димеризацией и активацией киназы молекулы рецептора претерпевают конформационные изменения , которые позволяют базальной активности киназы фосфорилировать критический остаток тирозина , тем самым «разблокируя» киназу, что приводит к полной ферментативной активности, направленной на другие остатки тирозина в молекулах рецептора, а также на другие субстраты для киназы. Экспрессия обоих рецепторов и каждого из четырех PDGF находится под независимым контролем, что придает системе PDGF/PDGFR высокую гибкость. Различные типы клеток сильно различаются по соотношению изоформ PDGF и экспрессируемых PDGFR. Различные внешние стимулы, такие как воспаление , эмбриональное развитие или дифференцировка, модулируют экспрессию клеточных рецепторов, позволяя связывать некоторые PDGF, но не другие. Кроме того, некоторые клетки демонстрируют только одну из изоформ PDGFR, в то время как другие клетки экспрессируют обе изоформы одновременно или по отдельности.
Сайты фосфорилирования тирозина в рецепторах факторов роста служат двум основным целям — контролировать состояние активности киназы и создавать сайты связывания для молекул передачи сигнала ниже по течению , которые во многих случаях также являются субстратами для киназы. Вторая часть домена тирозинкиназы в рецепторе PDGFβ фосфорилируется в Tyr-857, и мутантные рецепторы, несущие фенилаланин в этой позиции, имеют сниженную активность киназы. Поэтому Tyr-857 была отведена роль в позитивной регуляции активности киназы. [6] Сайты фосфорилирования тирозина, участвующие в связывании молекул передачи сигнала, были идентифицированы в околомембранном домене, вставке киназы и в С-концевом хвосте рецептора PDGFβ. Фосфорилированный остаток тирозина и в целом три соседних остатка аминокислот С-конца образуют специфические сайты связывания для молекул передачи сигнала. Связывание с этими сайтами включает общие консервативные участки, обозначенные как домен Src homology (SH) 2 и/или домены связывания фосфотирозина (PTB). Специфичность этих взаимодействий, по-видимому, очень высока, поскольку мутантные рецепторы, несущие остатки фенилаланина в одном или нескольких различных сайтах фосфорилирования, как правило, не обладают способностью связывать целевую молекулу передачи сигнала. Молекулы передачи сигнала либо оснащены различными ферментативными активностями, либо являются молекулами-адаптерами, которые в некоторых, но не во всех случаях, находятся в комплексах с субъединицами, несущими каталитическую активность. При взаимодействии с активированным рецептором каталитическая активность повышается посредством фосфорилирования тирозина или других механизмов, генерируя сигнал, который может быть уникальным для каждого типа молекулы передачи сигнала.
Изучение различных сигнальных каскадов , индуцированных RTK, установило, что пути Ras/митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), PI-3 киназы и фосфолипазы-γ (PLCγ) являются ключевыми нисходящими медиаторами сигнализации PDGFR. [7] [8] Кроме того, было установлено, что активация STAT3, зависящая от активных форм кислорода (ROS), является ключевым нисходящим медиатором сигнализации PDGFR в гладкомышечных клетках сосудов. [9]
Адаптерный белок Grb2 образует комплекс с Sos с помощью домена Grb2 SH3 . Grb2 (или комплекс Grb2/Sos) привлекается к мембране с помощью домена Grb2 SH2, связывающегося с активированным PDGFR-связанным SHP2 (также известным как PTPN11 , цитозольный PTP ), тем самым обеспечивая взаимодействие с Ras и обмен GDP на GTP на Ras . В то время как взаимодействие между Grb2 и PDGFR происходит посредством взаимодействия с белком SHP2, Grb2 вместо этого связывается с активированным EGFR через Shc , другой адаптерный белок, который образует комплекс со многими рецепторами через свой домен PTB . [10] После активации Ras взаимодействует с несколькими белками, а именно Raf. Активированный Raf стимулирует MAPK-киназу (MAPKK или MEK) путем фосфорилирования остатка серина в его активационной петле . Затем MAPKK фосфорилирует MAPK (ERK1/2) на остатках T и Y в петле активации, что приводит к его активации. Активированный MAPK фосфорилирует различные цитоплазматические субстраты, а также факторы транскрипции при транслокации в ядро. Было обнаружено, что члены семейства MAPK регулируют различные биологические функции путем фосфорилирования определенных целевых молекул (таких как факторы транскрипции, другие киназы и т. д.), расположенных в клеточной мембране, цитоплазме и ядре, и таким образом способствуют регуляции различных клеточных процессов, таких как пролиферация клеток, дифференцировка, апоптоз и иммунные реакции .
Фосфолипидкиназа класса IA, киназа PI-3, активируется большинством RTK. Подобно другим белкам, содержащим домен SH2, киназа PI-3 образует комплекс с сайтами PY на активированных рецепторах. Основная функция активации PI3K — это генерация PIP3, который функционирует как вторичный мессенджер для активации нижестоящих тирозинкиназ Btk и Itk, Ser/Thr киназ PDK1 и Akt (PKB). Основные биологические функции активации Akt можно разделить на три категории — выживание, пролиферация и рост клеток. Известно также, что Akt участвует в нескольких видах рака, в частности, в раке молочной железы. PLCγ немедленно привлекается активированной RTK посредством связывания ее доменов SH2 с фосфотирозиновыми сайтами рецептора. После активации PLCγ гидролизует свой субстрат PtdIns(4,5)P2 и образует два вторичных мессенджера, диацилглицерол и Ins(1,4,5)P3. Ins(1,4,5)P3 стимулирует высвобождение Ca 2+ из внутриклеточных запасов. Затем Ca 2+ связывается с кальмодулином, который впоследствии активирует семейство кальмодулинзависимых протеинкиназ (CamKs). Кроме того, как диацилглицерол, так и Ca 2+ активируют членов семейства PKC. Вторичные мессенджеры, генерируемые гидролизом PtdIns(4,5)P2, стимулируют различные внутриклеточные процессы, такие как пролиферация, ангиогенез, подвижность клеток.
