Учебное пособие Красноярск сфу 2019 (07) ббк
жүктеу/скачать 7,51 Mb. Pdf көрінісі
|
Покровский Титова 2019 Уч Клеточная сигнализация
| 8.1.4. Митоген- активируемые протеинкиназы
МАРК представляют собой серин/треониновые протеин- киназы и включают три небольших семейства — p38, JNK/SAPK (c-Jun N-terminal kinase/Stress activated protein kinase) и ERK (Exracellular signal- regulated kinase). Каждый из этих фермен- тов существует в нескольких изоформах: p38-α,-β,-γ,-δ, JNK1– 3 и ERK1–8. Практически во всех случаях активация протеин- киназ семейства ERK связана с клеточным выживанием и сти- муляцией пролиферации, а активация протеинкиназ семейств р38 и JNK — с индукцией апоптоза (Schaeffer et al., 1999; Dhillon et al., 2007; Kim et al., 2010). Основным элементом всех MAPK-путей принято считать трехкомпонентные протеинкиназные каскады, которые являют- ся эволюционно консервативными у всех эукариот — от дрожжей до человека (Kyriakis, Avruch, 2012; Peti, Page, 2013). Внутри этого корового компонента сигнальных путей протеинкиназы MAPK фосфорилируются и активируются протеинкиназами MAPKK, которые имеют двой ную специфичность и могут фосфорилиро- вать как тирозиновые, так и треониновые остатки. Альтернатив- ное обозначение таких киназ — MEK-киназа. А MAPKK (MEK), в свою очередь, аутофосфорилируются и активируются серин- треониновыми протеинкиназами MAPKKK. Таким образом, си- стема работает в направлении MAPKKK → MAPKK → MAPK. На- пример, Raf→MEK→ERK1/2 или MEKK→MKK4/7→JNK1 (рис. 46). В конечном счете фосфорилируются ядерные транскрипцион- ные факторы, отвечающие за активность генов митоза, так на- зываемых онкогенов (с-fos, c-mys, ATF2, p38 и др.), что приводит к бласттрансформации, то есть началу серии митотических деле- ний (Davis et al., 2000; Dhillon et al., 2007; Kim et al., 2010). Одним из представителей MAPKKK является белок Raf. Это серин/треониновая киназа с массой 74 кДа, которая активиру- ется с помощью Ras по еще недостаточно хорошо изученному 101 механизму. Состоит из двух доменов, из которых С-терминаль- ный является каталитическим. Известны три изоформы Raf — A, B и C. Каждая изоформа различается по активности. Raf активи- рует одну из цитоплазматических MEK-киназ (Dhillon et al., 2007). Важная особенность большинства известных MAP-киназ: ак- тивация этих ферментов кратковременна. Это связано с тем, что при активации MAPK стимулируется транскрипция MAPK-фос- фатаз двой ной специфичности (MKP). Например, MKP2/4 де- фосфорилирует ERK1/2, но также может деактивировать и дру- гие MAPK. В клетке есть и субстрат специфичные фосфатазы — MKP3 и MKP-X действуют только на ERK-киназу (Owens, Keyse, 2007). 8.1.5. События, реализуемые в Ras/МAРК-сигнальном пути Тирозинкиназный рецептор находится в мономерной фор- ме, а белок Ras в комплексе с ГДФ закреплен на мембране клет- ки с помощью фарнезильного якоря. Связывание ЭФР вызывает димеризацию рецептора и аутофосфорилирование его цитоплаз- матической части. В результате образуются фосфотирозины — сайты связывания адаптерных белков. При помощи SH2-домена адаптерный белок Grb2 взаимодействует с фосфотирозином ре- цептора, а при помощи SH3-доменов с белком SOS (GEF), который представляет собой гуанин- нуклеотид обменивающий фактор. Белок SOS активирует Ras-белок, инициируя обмен ГДФ на ГТФ, Рис. 46. Протеинкиназный каскад (адаптация Soares- Silva et al., 2016) 102 что в конечном счете приводит к запуску трехкомпонентного ки- назного каскада: Ras-белок активирует Raf-киназу (MAPKKK), Raf-киназа активирует MEK-киназу (MAPKK), а MEK-киназа активирует ERK-киназу (MAPK), которая фосфорилирует цито- плазматические или ядерные белки (рис. 47). 8.1.6. Ядерный фактор транскрипции NF-kB В большом числе случаев конечным эффектором МАР-ки- назных сигнальных каскадов, индуцированных ростовыми фак- торами (и цитокинами), являются белковые транскрипционные факторы, в частности, ядерный фактор транскрипции NF-kB. В настоящее время данный сигнальный белок считается одной из ключевых молекулярных мишеней в противоопухо- левой таргетной терапии, поскольку с его участием, прямо или опосредованно, модулируется экспрессия около двухсот генов, Рис. 47. Ras/MAPK-сигнальная система 103 контролирующих клеточное деление, апоптоз, неоангиогенез и инвазию — основополагающие процессы гиперплазии и кан- церогенеза. NF-κB необходим для нормальной дифференцировки некоторых клеток крови и формирования структуры вторичных лимфоидных органов. Он играет важную роль в реализации про- воспалительных, аутоиммунных и некоторых других внутрикле- точных функций. Ядерный фактор NF-kB представляет собой комплекс белков, обладающих транскрипционной активностью. Он обнаружен во всех клетках млекопитающих и в норме играет важную роль в созревании, дифференцировке и адаптации клеток к новым фи- зиологическим условиям. Его повышенная активность регистри- руется при старении, хронических воспалительных, аутоиммун- ных и онкологических заболеваниях. Обеспечивающий выживание клетки в экстремальных ус- ловиях фактор NF-kB не активен в покоящихся клетках. Он активируется после воздействия на клетку ростовых факторов, эндотоксинов (бактериальных липополисахаридов), внешних канцерогенов, опухолевых промоторов (форболовых эфиров), провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-17, ИЛ-18, ТНФα), вирусной инфекции, УФ-излучения, при активации В- или Т-лимфоцитов, оксидативном стрессе, а также влиянии других физиологических и нефизиологических стимулов. В результате активации фактора NF-kB происходит спонтанная стимуляция транскрипции широкого спектра NF-kB-зависимых генов (про- воспалительных цитокинов, хемокинов, молекул адгезии и дру- гих биологически активных веществ), обеспечивающих клеточ- ную выживаемость. В состав фактора NF-kB могут входить пять самостоятель- ных белков (субъединиц): p50 (NF-kB1), p52 (NF-kB2), p65 (relA), c- Rel и RelB, каждый из которых имеет определенную степень го- мологии с известным вирусным онкобелком v- Rel (Lawrence, 2009; Hoesel, Schmid, 2013). В настоящее время хорошо изучен процесс активации фак- тора под действием внешних стимулов. В покоящихся клетках NF-kB преимущественно находится в цитоплазме в виде неак- тивных тримерных комплексов, состоящих из «классического» гетеродимера р65/p50 (или из гетеродимеров RelB/p50 и RelB/p65) и ингибиторного белка I-kB (или одного из его аналогов: I-kBa, I-kBb, I-kBe, I-kBg, Bcl-3). 104 Для активации фактора необходима диссоциация I-kB из олигомерного комплекса. После фосфорилирования специфи- ческими киназами, то есть I-kB-киназами (IKK), ингибиторный белок I-kB подвергается деградации протеазами цитоплазмы. Диссоциация I-kB из неактивного комплекса способствует акти- вации двух оставшихся NF-kB-субъединиц, которые транслоци- руются в ядро и связываются со специфическими NF-kB-сайтами в промоторной области NF-kB-индуцибельных генов. При этом разные димеры обладают разными трансактивационными свой- ствами и взаимодействуют с разными регуляторными участками ДНК, что позволяет осуществлять дифференцированный кон- троль генной транскрипции (рис. 48). Недавно было доказано, что для оптимальной активации фактора NF-kB, а также последующей диссоциации и убиквитин- зависимой деградации ингибиторного белка I-kB необходимо фосфорилирование (по остатку Ser-536) еще и субъединицы р65 самого фактора. В трансформированных клетках в итоге всех этих событий инициируются клеточные ответы, приводящие к прогрессии опухолевых процессов: пролиферации, адгезии и инвазии, а так- же к включению антиапоптотических механизмов и индукции Рис. 48. Процесс активации фактора NF-kB под действием внешних стимулов 105 опухолевого неоангиогенеза. Под действием фактора NF-kB тран- сактивируется экспрессия ключевых сигнальных белков, опосре- дующих малигнизацию: с-myc, циклина D1, протеолитических ферментов ММР-2 и uPA, ангиогенных факторов VEGF, ИЛ-8 и пр. Известно, что конститутивная активация фактора есть не что иное, как отражение повышенной активности киназ, фосфорили- рующих его ингибиторную субъединицу I-kB (IKK-киназ). В настоящее время известны три основных группы синтети- ческих NF-kB-ингибиторов, направленно блокирующих актив- ность фактора на разных этапах опосредуемых им пролифера- тивных сигналов. Это: 1) нестероидные противовоспалительные препараты (наиболее известный из которых — обычный аспи- рин, или ацетилсалициловая кислота); 2) производные гормонов глюкокортикоидов (дексаметазон, преднизон) и 3) применяемые в трансплантологии иммуносупрессоры (FK 506, циклоспорин). Однако ни один из этих препаратов не является идеальным, по- скольку, во-первых, все они в той или иной степени ослабляют нормальный иммунный и воспалительный ответ, а во-вторых, обладают различной степени тяжести побочными эффектами (Lawrence, 2009; Hoesel, Schmid 2013). жүктеу/скачать 7,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|