Особенности отдельных групп рецепторных тирозинкиназ

Сигналы ядерной локализации

Фосфорилирование R-Smad активированным Рц ведёт к отделению R-Smad от SARA и Рц и образованию комплекса R-Smad/Smad4 (SARA блокирует это взаимодействие). Сходно с SARA и синергично с ним действует другой содержащий домен FYVE белок Hrs/Hgs (hepatocyte growth factor-regulated tyrosine kinase substrate — регулируемый фактором роста гепатоцитов субстрат тирозинкиназы). Презентация этими белками R-Smad Рц ассоциирована с интернализацией Рц. Другой адапторный белок (Dab-2) связан с Рц конститутивно, а с R-Smad — зависимо от лиганда. Ассоциированный с Рц TGFp белок 1 (TRAP-1) при активации Рц отделяется от него и образует временный комплекс с Smad4, который разрушается активированным R-Smad. Предполагается, что TRAP-1 препятствует аутоингибированию Smad4 за счёт внутримолекулярных взаимодействий. Активации R-Smad Рц способствуют также белки цитоскелета (тубулин, филамин 1, аксин). Стехиометрия активированных R-Smads и Smad4 в гетероолигомерных комплексах остаётся неясной.

Активация Рц стимулирует транслокацию R-Smads и Smad4 из цитоплазмы в ядро. Сигналы ядерной локализации R-Smads, находящиеся на их N-конце, включают последовательность Lys-Lys-Leu-Lys, которая участвует во взаимодействии с белком ядерной мембраны импортином. В нефосфорилированных Smads эта область экранирована ассоциированным SARA. В Smad4 имеется сигнал экспорта из ядра, включающий богатую лейцином последовательность, обеспечивающую взаимодействие с белком CRM1 (от «required for chromosome region maintenance* — необходимый для сохранения области хромосомы белок). В комплексах с R-Smads эта область, по-видимому, экранирована, что способствует аккумуляции Smad4 в клеточном ядре.

Взаимодействие Smads с ДНК

В качестве Smad-связывающих элементов могут выступать мотивы 5′-AGAC-3′, с которыми взаимодействует р-шпильковая структура Smad, локализованная в домене МН1. Механизм взаимодействия Smads с богатыми GC SBEs остаётся неясным. Активация транскрипции под действием Smads происходит с участием их С-концевых доменов (МН2), которые могут рекрутировать коактиваторы, такие как рЗОО и СВР, а также p/CAF (рЗОО/CBP-associated factor — фактор, ассоциированный с рЗОО/СВР). Напомним, что данные коактиваторы обладают гистонацетилтрансферазной активностью (ацетилирование гистонов облегчает взаимодействие транскрипционных факторов с ДНК и базальным транскрипционным комплексом). Рекрутирование гистонацетилтрансфераз может происходить и опосредованно (например, через коактиватор MSG1). Противоположное действие оказывает взаимодействующий с Smad ядерный белок 1 (SNIP1 — Smad nuclear interacting protein), который препятствует ассоциации Smad4 с рЗОО/СВР. Через рЗОО/СВР Smads могут рекрутировать дополнительные транскрипционные факторы. Направленность действия Smads может зависеть от баланса коактиваторов и корепрессоров: активированные Smads способны взаимодействовать с корепрессорами (например, TGIF — transforming growth factor-beta-induced factor — фактор, индуцируемый трансформирующим фактором роста р), рекрутирующими гистондеацетилазы или дополнительные корепрессоры (например, mSin3). Взаимодействие Smads с корепрессорами и коактиваторами происходит с участием одной и той же С-концевой области Smad и является взаимоисключающим. Взаимодействие с корепрессорами может также происходить с участием домена МН1. Корепрессор SnoN связывается с неактивированным Smad и, по-видимому, дополнительно ингибирует транскрипцию. После активации Smad он подвергается быстрой деградации через путь присоединения убиквитина. В то же время TGFp индуцирует синтез SnoN, что служит элементом системы отрицательной обратной связи.

Ингибирующее действие Smad6

Взаимодействие Smads с ДНК слабое, и для индукции ответа требуется кооперация Smads с транскрипционными факторами, взаимодействующими с расположенными рядом регуляторными элементами ДНК. Вариантом этого способа стимуляции экспрессии генов является удаление репрессора с его сайта на ДНК в результате взаимодействия с активированными Smads. Примером может служить снятие репрессорного действия Нохс-8 на экспрессию остеопонтина.

Ингибирующее действие Smad6 и Smad7 на проведение сигналов Рц семейства TGFR, с одной стороны — система отрицательной обратной связи, поскольку экспрессия Smad6 и Smad7 стимулируется лигандами семейства TGFp, а с другой стороны — один из путей взаимодействия сигналов, реализуемых Рц разных классов. Механизмы ингибирования включают: (1) конкуренцию с R-Smads за связывание с Рц и подавление фосфорилирования Рц R-Smads; (2) замещение необходимого для транскрипционной активности Smad4 в комплексах с R-Smads, формируемых с участием доменов МН2 партнёров; (3) конкуренцию с R-Smads в связывании транскрипционных факторов, осуществляемом с участием МН2 доменов; (4) стимуляцию деградации активированных Рц за счёт рекрутирования убиквитинлигаз Smurf. Те же убиквитинлигазы могут стимулировать деградацию и R-Smads. I-Smads способны также выступать и как самостоятельные посредники действия лигандов семейства TGFp.

Модуляция активности Smads может осуществляться и другими способами. Так, активация киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (Егк), или активация Ras может индуцировать фосфорилирование R-Smads в линкерной области, что блокирует аккумуляцию Smads в клеточном ядре. Имеется определённая специфичность в активации разных R-Smads лигандами семейства TGFp: Smad2 и Smad3 активируются TGFp и активинами, a Smadl, Smad5 и Smad8 — белками морфогенеза кости.

Циклинзависимые киназы

TGFp ингибирует пролиферацию многих типов клеток путём остановки их клеточного цикла в фазе G1, используя для этого несколько механизмов. Один из них — индукция ингибиторов цик-линзависимых киназ и репрессия тирозинфосфатазы циклинзависимых киназ. Второй механизм включает ингибирование через Smads экспрессии с-Мус, который, напротив, стимулирует циклинзависимые киназы. Третий путь — независимый от Smads — включает прямую активацию Рц фосфатазы РР2А, которая действует путём инактивирующего дефосфорилирования киназы S6k, необходимой для прогрессии G1/S.

Помимо ингибирования пролиферации, представители семейства TGFp стимулируют апоптоз многих типов клеток. Это происходит, в частности, за счёт стимуляции биосинтеза проапоптозных и ингибирования антиапоптозных членов семейства белков Всі зависимой от Smads индукции DAP-киназы. Одним из наиболее изученных путей проапоптозного действия лигандов TGFRs является путь, опосредуемый активируемой TGFp киназой ТАК-1, которая является гомологом МАРККК. Нижележащими эффекторами служат киназы р38 и JNK. Активация ТАК-1 Рц происходит с участием ТАК-1-связывающих белков (TABs). ТАВ1 взаимодействует своей С-концевой областью с киназным доменом ТАК-1, что приводит к аутофосфорилированию активационной петли фермента и его активации. В свою очередь ТАВ1 посредством своей N-концевой области может быть связан с N-концевым доменом адапторного белка XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein — связанный с Х-хромосомой белок, ингибирующий апоптоз), члена семейства белков, ингибирующих апоптоз. XIAP посредством своего С-концевого домена с цинковым пальцем RING связывается с Рц типа I. Механизм трансдукции сигнала на ТАВ1 остаётся, однако, неясным.

Лиганды семейства TGFp способны также вызывать изменение типа дифференцировки клеток in vitro и in vivo. В частности, получены доказательства участия TGFp в фиброзном перерождении эпителиальных клеток почек, печени, роговицы глаза. На модели трансдифференцировки эпителиальных клеток молочной железы в мезенхимные в культуре показана индукция под действием TGFp экспрессии большого количества генов (до -10% от общего количества экспрессируемых в клетках генов), участвующих в транс-дифференцировке.

Рецепторы, ассоциированные с тирозинкиназами

Рц, ассоциированные с тирозинкиназами, часто называют Рц цитокинов, хотя не все цитокины действуют через Рц данного класса и не все лиганды этих Рц являются цитокинами. Суперсемейство включает Рц СТГ, пролактина, лептина и большинства цитокинов, включая почти все ИЛ и колониестимулирующие факторы, некоторые нейротрофические факторы, ИФН.

Структурная организация рецепторов

По первичной структуре Рц подразделяются на семейства. Семейство 1 (гемопоэтические Рц) включает Рц большинства интерлейкинов (1—7, 9, 11, 13, 15, 18, 21), колониестимулирующих факторов гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), гранулоцитов (G-CSF), эритропоэтина (Еро), тромбопоэтина, ингибирующего лейкоз фактора (LIF), онкостатина М (OSM), цилиарного нейротрофического фактора (ciliary neurotrophic factor, CNTF), кардиотрофина (CT1), гормона роста (GH) и пролактина (PRL). Внеклеточные лигандсвязывающие домены этих Рц построены из нескольких модулей, наличие, количество и порядок расположения которых различается в разных Рц. Семейство 2 включает Рц ИФНа/р, ИФНу и ИЛ-10,12,22,23,28,29. Рц близки к семейству 1, но не содержат WSXWS мотива в примем-бранной области.

Олигомеризация Рц под действием гормонального лиганда — необходимое условие проведения гормонального сигнала. СТГ, пролактин, Еро, G-CSF, тромбопоэтин вызывают гомодимеризацию своих Рц, формируя комплексы со стехиометрическим отношением лиганд/Рц — 1:2. При этом разные локусы молекулы гормона взаимодействуют с одной и той же областью на двух молекулах Рц. Способность к гомодимеризации локализована во внеклеточном домене Рц. Рц других лигандов формируют гетероди- или гетеротримеры. Сродство Рц к лиганду при олигомеризации кооперативно повышается. О значении олигомеризации свидетельствуют следующие факты: только двухвалентные, но не одновалентные (Fab-фрагменты) AT к Рц способны имитировать действие гормона; при мутации Argl29->Cys в EpoR, вызывающей независимую от лиганда гомодимеризацию Рц, последний становится конститутивно активным. Предполагается, что в отсутствие лигандов Рц кластеризованы в виде «островков».