酶耦聯型受體

酶耦聯型受體

酶偶聯型受體(enzyme linked receptor)分為兩類,其一是本身具有激酶活性;其二是本身沒有酶活性,但可以連線非受體酪氨酸激酶,這類受體的共同點是:①通常為單次跨膜蛋白[6];②接受配體後發生二聚化而激活,起動其下游信號轉導。

概述

各類受體酪氨酸激酶各類受體酪氨酸激酶

酶偶聯型受體(enzymelinkedreceptor)分為兩類,其一是本身具有激酶活性,如肽類生長因子(EGF,PDGF,CSF等)受體;其二是本身沒有酶活性,但可以連線非受體酪氨酸激酶,如細胞因子受體超家族。這類受體的共同點是:①通常為單次跨膜蛋白[6];②接受配體後發生二聚化而激活,起動其下游信號轉導。
已知六類:①受體酪氨酸激酶、②酪氨酸激酶連線的受體、③受體酪氨酸磷脂酶、④受體絲氨酸/蘇氨酸激酶⑤受體鳥苷酸環化酶、⑥組氨酸激酶連線的受體(與細菌的趨化性有關)。

受體酪氨酸激酶

1、酪氨酸激酶

受體酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化受體酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化

酪氨酸激酶可分為三類:①受體酪氨酸激酶,為單次跨膜蛋白,在脊椎動物中已發現50餘種;②胞質酪氨酸激酶,如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族等;③核內酪氨酸激酶如Abl和Wee。
受體酪氨酸激酶(receptorproteintyrosinekinases,RPTKs)的胞外區是結合配體結構域,配體是可溶性或膜結合的多肽或蛋白類激素,包括胰島素和多種生長因子。胞內段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位,並具有自磷酸化位點。

配體(如EGF)在胞外與受體結合併引起構象變化,導致受體二聚化(dimerization)形成同源或異源二聚體,在二聚體內彼此相互磷酸化胞內段酪氨酸殘基,激活受體本身的酪氨酸蛋白激酶活性。這類受體主要有EGF、PDGF、FGF等。

2、信號分子間的識別結構域

信號轉導分子中存在著一些大約由50~100個胺基酸構成的結構域,它們在不同的信號轉導分子中具有很高的同源性。這些結構域的作用是在細胞中介導信號介導分子的相互識別和連線,共同形成不同的信號轉導途徑(Signaltransductionpathway),如電腦的接口一樣把不同的設備連線起來,形成信號轉導網路(Signaltransductionnetwork)。與細胞信號分子識別有關的結構域主要有:
SH2結構域(SrcHomology2結構域):約100個胺基酸組成,介導信號分子與含磷酸酪氨酸的蛋白分子結合。
SH3結構域(SrcHomology3結構域):約50~100個胺基酸組成,介導信號分子與富含脯氨酸的蛋白分子結合。
PH結構域(PleckstrinHomology結構域):約100~120個胺基酸組成,可以與膜上磷脂類分子PIP2、PIP3、IP3等結合,使含PH結構域蛋白由細胞質中轉位到細胞膜上。

3、RAS信號途徑

RAS信號途徑RAS信號途徑

受體酪氨酸激酶(RPTK)結合信號分子,形成二聚體,並發生自磷酸化而活化,活化的RPTK激活RAS,由活化的RAS引起蛋白激酶的磷酸化級聯反應。
Ras蛋白要釋放GDP,結合GTP的才能激活,GDP的釋放需要鳥苷酸交換因子(GEF,如Sos)參與;Sos有SH3結構域,但沒有SH2結構域,因此不能直接和受體結合,需要接頭蛋白(如Grb2)的連線,接頭蛋白通過SH2與受體的磷酸酪氨酸殘基結合,再通過SH3與Sos結合,Sos與膜上的Ras接觸,從而活化Ras。
Ras本身的GTP酶活性不強,需要GTP酶活化蛋白(GAP)的參與,使Ras結合的GTP水解而失活,GAP具有SH2結構域可直接與活化的受體結合。
Ras蛋白與Raf的N端結構域結合併使其激活,Raf是絲氨酸/蘇氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶(又稱mapkkK)
活化的Raf結合併磷酸化另一種蛋白激酶MAPKK,使其活化。
MAPKK又使MAPK的蘇氨酸和酪氨酸殘基使之激活。
MAPK為有絲分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK),屬絲氨酸/蘇氨酸殘激酶。活化的MAPK進入細胞核,可使許多轉錄因子活化,如將Elk-1激活,促進c-fos,c-jun的表達。
RPTK-Ras信號通路可概括如下:
配體→RPTK→adaptor→GEF→Ras→Raf(MAPKKK)→MAPKK
→MAPK→進入細胞核→轉錄因子→基因表達。

4.胰島素受體介導的信號轉導

蛋白激酶B的活化蛋白激酶B的活化

胰島素受體也屬於受體酪氨酸激酶,是由α和β兩種組成四聚體型受體,其中β亞基具有激酶活性,可將胰島素受體底物(insulinreceptorsubstrates,IRSs)磷酸化(圖8-28),IRS作為多種蛋白的停泊點,可以結合或激活具有SH2結構域的蛋白。如磷脂醯肌醇3-激酶(phosphotidylinositol3-kinase,PI3K)。

PI3K催化PI形成PI(3,4)P2和PI(3,4,5)P3,這兩種磷酸肌醇可作為胞內信號蛋白(含PH結構域)的停泊位點,激活這些蛋白。其信號通路主要有:
①通過激活BTK(Bruton'styrosinekinase),再激活磷脂酶Cγ(PLCγ),引起磷脂醯肌醇途徑
②激活磷脂醯肌醇依賴性激酶PKD1(phosphoinositoldependentkinase),PKD1激活轉位到膜上的蛋白激酶B(PKB,一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,如Akt)。激活的PKB返回細胞質,將細胞調亡相關的BAD蛋白磷酸化,抑制BAD的活性,從而使細胞存活。

受體絲氨酸、蘇氨酸激酶

受體絲氨酸/蘇氨酸激酶(receptorserine/threoninekinases)是單次跨膜蛋白受體,在胞內區具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性,該受體以異二聚體行使功能。主要配體是轉化生長因子-βs。(transforminggrowthfactor-βs,TGF-βs。)家族成員,包括TGF-β1~TGF-β5,這些成員具有類似結構與功能,對細胞具有多方面的效應。依細胞類型不同,可能抑制細胞增殖、刺激胞外基質合成、刺激骨骼的形成、通過趨化性吸引細胞和作為胚胎髮育過程中的誘導信號等。

受體酪氨酸磷酯酶

受體酪氨酸磷酯酶(receptortyrosinephosphatases)為單次跨膜蛋白受體,受體胞內區具有蛋白酪氨酸磷酯酶的活性,胞外配體與受體結合激發該酶活性,使特異的胞內信號蛋白的磷酸酪氨酸殘基去磷酸化,其作用是控制磷酸酪氨酸殘基的壽命,使靜止細胞具有較低的磷酸酪氨酸殘基的水平。它的作用不是簡單的與RPTK相反,可能與酪氨酸激酶一起協同工作,如參與細胞周期調控。白細胞表面的CD45屬這類受體,對具體配體的尚不了解。

和酪氨酸激酶一樣存在胞質酪氨酸磷酯酶。胞質酪氨酸磷酯酶胞內段具有兩個SH結構域,稱作SHP1和SHP2,通過SHP1可以與細胞因子受體連線,使Jak去磷酸化,SHP1結構域缺陷的老鼠,各類血細胞異常。說明胞質酪氨酸磷酯酶與血細胞分化有關。

受體鳥苷酸環化酶

受體鳥苷酸環化酶(receptorguanylatecyclase)是單次跨膜蛋白受體,胞外段是配體結合部位,胞內段為鳥苷酸環化酶催化結構域。受體的配體心房排鈉肽(atrialnatriureticpeptides,ANPS)和腦排鈉肽(brainnatriureticpeptides,BNPs)。當血壓升高時,心房肌細胞分泌ANPs,促進腎細胞排水、排鈉,同時導致血管平滑肌細胞鬆弛,結果使血壓下降。介導ANP反應的受體分布在腎和血管平滑肌細胞表面。ANPs與受體結合直接激活胞內段鳥苷酸環化酶的活性,使GTP轉化為cGMP,cGMP作為第二信使結合併激活依賴cGMP的蛋白激酶G(PKG),導致靶蛋白的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化而活化。

除了與質膜結合的鳥苷酸環化酶外,在細胞質基質中還存在可溶性的鳥苷酸環化酶,它們是NO作用的靶酶,催化產生cGMP。

細胞因子受體超家族

JAK-STAT信號途徑JAK-STAT信號途徑

屬於酪氨酸激酶連線的受體(tyrosinekinaseassociatedreceptor)。細胞因子(cytokine),如:白介素(IL)、干擾素(IFN)、集落刺激因子(CSF)、生長激素(GH)等,在造血細胞和免疫細胞通訊上起作用,這類細胞因子的受體為單次跨膜蛋白,本身不具有酶活性,但與配體結合後發生二聚化而激活,羅織或連線胞內酪氨酸蛋白激酶(如,JAK),其信號途徑為JAK-STAT或RAS途徑。
JAK(justanotherkinase或januskinase)是一類非受體酪氨酸激酶家族,已發現四個成員,即JAK1、JAK2、JAK3和TYK1,其結構不含SH2、SH3,C段具有兩個相連的激酶區。
JAK的底物為STAT,即信號轉導子和轉錄激活子(signaltransducerandactivatoroftranscription,STAT),具有SH2和SH3兩類結構域。STAT被JAK磷酸化後發生二聚化,然後穿過核膜進入核內調節相關基因的表達,這條信號通路稱為JAK-STAT途徑(圖8-30),可概括如下:
1、配體與受體結合導致受體二聚化;
2、二聚化受體激活JAK;
3、JAK將STAT磷酸化;
4、STAT形成二聚體,暴露出入核信號;
5、STAT進入核內,調節基因表達

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