Inligting

Kan enige proteïen gefosforileer word?

Kan enige proteïen gefosforileer word?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ek werk met 'n Arabidopsis-mutant met 'n F-boks-proteïen wat uitgeslaan is. Dit is getoon dat F-boks proteïene teikens eers gefosforileer moet word (Skowrya et al., 1997). Ek het gehoor van fosforileringsplekke, maar ek kan nie uitvind of elke proteïen dit het nie. Kan enige proteïen gefosforileer word?

  • Skowyra, D., Craig, K.L., Tyers, M., Elledge, S.J. & Harper, J.W. (1997) F-Box-proteïene is reseptore wat gefosforileerde substrate werf na die SCF Ubiquitin-Ligase-kompleks. Sel. 91 (2), 209-219.

Fosforilering kan slegs op spesifieke aminosure voorkom, wat jy fosforileringsplekke genoem het. Hierdie aminosure is Ser, Tyr, Asp, Thr en His. In teorie kan enige van hierdie aminosure gefosforileer wees, maar in werklikheid kan dit om 'n aantal redes nie werklik voorkom nie. Sommige hiervan is as gevolg van die verandering in algehele lading van die proteïen wat die 3D-konformasie kan beïnvloed, of die aminosure is nie toeganklik vir spesifieke kinases, ens. bladsy moet aandui of 'n gefosforileerde vorm bestaan ​​en daar moet 'n verwysing wees na die literatuur wat hierdie wysiging beskryf.


Een belangrike ding ontbreek in die ander antwoorde: nie net fosforilering sal slegs by geselekteerde aminosure plaasvind nie, maar dit sal glad nie gebeur nie.

Dus, nie al die Ser/Thr/Tyr van 'n proteïen kan gefosforileer word nie omdat hulle struktureel ontoeganklik kan wees vir proteïenkinase en omdat hulle in 'n spesifieke motief moet wees om gefosforileer te word.

Die menslike proteïenverwysingsdatabasis, byvoorbeeld, lys die fosforileringsmotiewe vir baie Tyr- en Ser/Thr-kinases.


Fosforilering vereis blootgestelde serien-, treonien-, tirosien- of histidienresidu (in eukariote). Dit is omdat die oordrag van fosfaatgroepe na proteïene bemiddel word deur 'n klas proteïene wat kinases genoem word. Kinase kan breë of spesifieke aktiwiteit hê.

Hierdie resensie behoort die meeste van die antwoorde op jou vrae te hê:

http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(06)01274-8


Ek hou die beste van Nico se reaksie +1. Ek het wel 'n interessante resensie oor fosfoarginien en fosfolisien gekry - die lys van moontlike fosforileringsplekke groei. Dit is nie net die ruimtelike konteks van die aminosuur wat (of nie) gefosforileer moet word, soos Nico skryf en Leonardo impliseer nie, maar ook die tydelike. Word die teikenproteïen en proteïenkinase saam uitgedruk? As jy na spesifieke weefsels (wortel, blom, blaar) kyk en die betrokke kinase word net in saailinge geproduseer, sal daardie potensiële fosforilering dalk nie regtig plaasvind nie.


Kyk na PhosphoSite vir een van die mees omvattende databasisse van proteïen post-translasionele modifikasie (insluitend fosforilering, metilering, asetilering, ubiquitinering, ens.). Jy kan skakels vind na volgordes, siektes, motiewe, publikasies, teenliggaampies, massaspesifikasie-eksperimente, strukture, noem maar op.


PROTEÏENFOSFORILERING: 'N GLOBALE REGULEERDER VAN SELLULÊRE AKTIWITEIT

Reeds in die 19de eeu was dit bekend dat fosfate aan proteïene gebind kon word. Die meeste voorbeelde van hierdie ‘fosfoproteïene’ is gevind in melk (kaseïene) en eiergeel (fosvitien) en is bloot beskou as 'n biologiese metode om fosfor as 'n voedingstof te verskaf. Daarom is die bestaan ​​van fosfoproteïene beskou as 'n gevolg van metaboliese reaksies, en niks meer nie, vir byna 'n eeu na hul ontdekking [1].

In die 1950’'s het dit alles begin verander namate fosfoproteïene begin na vore kom as sleutelreguleerders van sellulêre lewe. 'n Inisierende faktor van hierdie opkoms het in 1954 plaasgevind, toe 'n ensiemaktiwiteit waargeneem is wat 'n fosfaat na 'n ander proteïen oorgedra het [2] - 'n biologiese reaksie wat fosforilering genoem word. Die verantwoordelike proteïen was 'n lewerensiem wat die fosforilering van kaseïen gekataliseer het en bekend geword het as 'n proteïenkinase (sien Figuur 1), die eerste van sy soort wat ontdek is. 'n Jaar later het die rol van fosforilering meer interessant geword, aangesien Fischer en Krebs [3], en Wosilait en Sutherland4, getoon het dat 'n ensiem betrokke by glikogeenmetabolisme gereguleer word deur die byvoeging of verwydering van 'n fosfaat, wat daarop dui dat omkeerbare fosforilering ensiem kan beheer aktiwiteit. Hierdie idee is later as waar bewys en het nou in feitlik elke aspek van selbiologie ingesypel.


Figuur 1. Proteïenkinases en proteïenfosfatases.

Vandag word daar gedink dat een derde van die proteïene wat in 'n tipiese soogdiersel teenwoordig is, kovalent aan fosfaat gebind is (d.w.s. hulle word een of ander tyd gefosforileer). Die studie van selbiologie is nou besaai met voorbeelde van regulering deur fosforilering: die verhoging of vermindering van die biologiese aktiwiteit van 'n ensiem, help om proteïene tussen subsellulêre kompartemente te verskuif, sodat interaksies tussen proteïene kan plaasvind, sowel as die etikettering van proteïene vir afbraak. Die verskeidenheid is geweldig en nou is erken dat baie menslike siektes geassosieer word met die abnormale fosforilering van sellulêre proteïene.

Hierdie ontwikkelings het die studie van fosforilering in die kollig van mediese navorsing gebring, 'n feit wat in 1992 erken is toe Fischer en Krebs die Nobelprys in medisyne vir hul baanbrekerspogings ontvang het. Vir diegene wat belangstel, is die lesings wat Fischer en Krebs by ontvangs van die Noble-prys gegee het 'n uitstekende oorsig van die vroeë dae van hierdie veld [5].

Hoe kan fosforilering ensiemaktiwiteit beheer?

Fosforilering verwys na die byvoeging van 'n fosfaat tot een van die aminosuursykettings van 'n proteïen. Onthou dat proteïene bestaan ​​uit aminosure wat saamgebind is en dat elke aminosuur 'n bepaalde syketting bevat, wat dit van ander aminosure onderskei. Fosfate is negatief gelaai (met elke fosfaatgroep wat twee negatiewe ladings dra) sodat die byvoeging daarvan tot 'n proteïen die eienskappe van die proteïen sal verander. Hierdie verandering is dikwels 'n konformasie een, wat veroorsaak dat die proteïen verander hoe dit gestruktureer is (sien Figuur 2).


Figuur 2. Konformasieveranderinge veroorsaak deur fosforilering.

Hierdie reaksie is omkeerbaar deur 'n proses genoem defosforilering. Die proteïen skakel terug na sy oorspronklike konformasie wanneer die fosfor verwyder word (sien Figuur 2). As hierdie twee konformasies die proteïen van verskillende aktiwiteite voorsien (d.w.s. om ensiematies aktief te wees in een konformasie maar nie die ander nie), sal fosforilering van die proteïen as 'n molekulêre skakelaar dien, wat die aktiwiteit aan of afskakel.

Die oordrag van fosfate na proteïene word deur 'n verskeidenheid ensieme in die sel gekataliseer. Alhoewel die verskeidenheid groot is, deel al hierdie ensieme sekere eienskappe en val dit in een klas proteïene, genoem proteïenkinases [6]. Hul ooreenkomste spruit uit die groep se vermoë om 'n fosfaat van die chemiese energiedraende molekule af te haal ATP en plaas dit op 'n aminosuursyketting van 'n proteïen (sien Figuur 3). Die hidroksielgroepe (-OH) van serien-, treonien-, tirosien- of histidien-aminosuur-sykettings is die mees algemene teiken. 'n Tweede klas ensieme is verantwoordelik vir die omgekeerde reaksie, waarin fosfate uit 'n proteïen verwyder word. Hierdie word genoem proteïen fosfatases.


Figuur 3. Byvoeging van 'n fosfaat tot 'n aminosuur.

Die gebruik van die fosforilering/defosforilering van 'n proteïen as 'n beheermeganisme hou baie voordele in:

  • Dit is vinnig, neem so min as 'n paar sekondes.
  • Dit vereis nie dat nuwe proteïene gemaak of afgebreek word nie.
  • Dit is maklik omkeerbaar.

Die uitgebreide gebruik van hierdie beheermeganisme word duidelik deur die groot aantal bekende kinases en fosfatases [6]. Selfs in 'n eenvoudige organisme soos gis, is ongeveer 3 persent van sy proteïene kinases of fosfatases. Sommige van hierdie ensieme is uiters spesifiek, wat potensieel slegs 'n paar teikenproteïene fosforileer of defosforileer, terwyl ander in staat is om breedweg op baie proteïene op te tree. Die voorbeelde van bekende teikens van fosforilering sluit die meeste proteïenkomponente van die sel in, insluitend ensieme, strukturele proteïene, selreseptore, ioonkanale en seinmolekules. As 'n proteïen deur sy fosforileringstoestand beheer word, sal sy aktiwiteit op enige tydstip direk afhanklik wees van die aktiwiteit van die kinases en fosfatases wat daarop inwerk. Dit is redelik algemeen dat 'n fosfaatgroep voortdurend bygevoeg of verwyder word van 'n proteïen, 'n siklus wat 'n proteïen toelaat om vinnig van een toestand na 'n ander oor te skakel.

Eksterne seine kan proteïenkinases en fosfatases aktiveer

Die ontvangs van 'n sein op die oppervlak van 'n sel lei dikwels tot die aktivering van kinases en fosfatases [6]. Sodra dit geaktiveer is, sal sellulêre fosforileringspatrone begin verander, met verskeie proteïene wat gefosforileer of gedefosforileer word. Die finale resultaat sal verskeie veranderinge in sellulêre gedrag wees.

Baie van die proteïene wat gefosforileer word by ontvangs van 'n sein, is ook proteïenkinases. Hierdie organisasie van kinases produseer 'n fosforilering kaskade [6] (sien Figuur 4), waarin een proteïenkinase geaktiveer word deur fosforilering by ontvangs van 'n sein, hierdie kinase fosforileer dan die volgende kinase in die kaskade, en so aan totdat die sein deur die sel oorgedra word. In so 'n stelsel kan die kinase-kaskade begin met die reseptor self (wat dikwels 'n kinase is) of 'n vryswewende sitoplasmiese kinase. By ontvangs van 'n sein, gaan hierdie fosforileringskaskenades voort om te funksioneer totdat proteïenfosfatases geaktiveer word en hul transmissie afskakel.


Figuur 4. Fosforileringskaskades

In dierselle word hierdie kaskades deur twee tipes kinases bemiddel: serien/treonienkinases [6] (wat serien- en treonienaminosuursykettings fosforileer) en tirosienkinases [6] (wat tirosienaminosuursykettings fosforileer).

Fosforilering in reaksie op 'n sein lewer 'n tweede uitkoms, afgesien van die aktivering van kinases en fosfatases, wat die produksie van bindingsplekke vir proteïene insluit om interaksie te hê [6]. Hierdie proses verskil van die aktivering van 'n proteïen deur fosforilering (waarin die byvoeging van 'n fosfaat verskille in ensiemaktiwiteit veroorsaak), aangesien dit nie noodwendig die inherente aktiwiteit van die molekule wat gefosforileer is verander nie. In plaas daarvan skep dit 'n gefosforileerde aminosuur op die molekule waaraan 'n ander proteïen kan bind (sien Figuur 4). By ontvangs van 'n sein sal sommige membraangebonde reseptore tirosiengefosforileer word. Vryswewende proteïene bind dan aan hierdie fosfotirosienplekke en word dus naby die reseptor gekonsentreer. Hierdie konsentrasie lei dikwels tot die aktivering van bykomende proteïene deur molekules bymekaar te bring wat normaalweg nie in die nabyheid sou wees nie.

Deur die gebruik van fosforileringsiklusse en kaskades is die sel in staat om 'n diverse stel prosesse te reguleer, insluitend sellulêre beweging, voortplanting en metabolisme. Dit is die eenvoud, omkeerbaarheid en buigsaamheid van fosforilering wat verklaar waarom dit as die mees algemene beheermeganisme van die sel aangeneem is.

Byvoeging Lees en Tekste geraadpleeg

1. Pawson T. 1994. Inleiding: Proteïenkinases. FASEB J. 8:1112-1113.

2. Hardie DG, red. 1999. Proteïenfosforilering: 'n praktiese benadering. Oxford/New York: Oxford University Press. 431p.

3. Hardie DG, Hanks S, eds. 1995. The Protein Kinase Factsbook. Londen/San Diego: Academic Press. Vol. 1-2.

1. Punte F, red. 1996. Proteïenfosforilering. Weinheim: VCH.

2. Burnett G, Kennedy EP. 1954. J. Biol. Chem. 211: 969-980.

3. Fischer EH, Krebs EG. 1955. J. Biol. Chem. 216: 121-132.

4. Sutherland EW, Wosilait WD. 1955. Nature 175: 169-170.

6. Sefton BM, Hunter T. 1998. Proteïenfosforilering. San Diego: Akademiese Pers.

(Kuns deur Jane Wang & # 8211 let op dat hoë resolusie weergawes van beeldlêers hier beskikbaar is)


Serine/Threonine Proteïen Fosfatases

Inleiding

Omkeerbare proteïenfosforilering is 'n ou, universele en deurslaggewende manier om sellulêre homeostase en die sellulêre reaksie op eksterne seine dinamies en koördineer te reguleer. Die biochemiese basis vir die regulatoriese kapasiteit van proteïen (de)fosforilerings is die byvoeging of verwydering van 'n negatief gelaaide fosfaat tot 'n proteïen, wat plaaslik en wêreldwyd die struktuur van die gemodifiseerde proteïen kan verander, en so ook die biologiese aktiwiteit van daardie proteïen. Die fosforileringsbalans is van kardinale belang en word bepaal deur die aktiwiteite van proteïenkinases en proteïenfosfatases, wat onderskeidelik proteïenfosforilerings en -defosforilasies kataliseer en as seintransduktors in eie reg optree (Fig. 1). Disregulering van hierdie balans lei onvermydelik tot siektes, dus het beide proteïenkinases en proteïenfosfatases beduidende terapeutiese potensiaal in kanker, diabetes, kardiovaskulêre siektes, immuunsiektes, neurodegeneratiewe siektes en baie ander menslike patologieë. Proteomika-studies het aan die lig gebring dat proteïen(de)fosforilerings in normale selle in 86,4% van die gevalle op serien voorkom, in 11,8% van die gevalle op treonien, en in slegs 1,8% van die gevalle op tirosienreste (Olsen) et al., 2006). Dit weerspieël ook die historiese klassifikasie van proteïenfosfatases in proteïen serien/treonienfosfatases (PSTP's of PSP's) en proteïen-tirosienfosfatases (PTP's). Hierdie twee hooffosfataseklasse het elkeen verder onderverdeel in verskillende superfamilies. Vir die PSP's is dit die fosfoproteïenfosfatases (PPP), die metaalafhanklike proteïenfosfatases (PPM) en die Asp-gebaseerde FCP (TFIIF-assosierende komponent van RNA-polimerase II C-terminale domein) en SCP (klein C-terminaal) domein) fosfatases (Shi, 2009) (Fig. 1).

Fig. 1 . Proteïenfosforilering en Ser/Thr-proteïenfosfatases. Omkeerbare proteïenfosforilering vind plaas op 'n serien-, treonien- of tirosienresidu en vereis die aktiwiteit van proteïenkinases en proteïenfosfatases, wat onderskeidelik proteïenfosforilering en -defosforilering kataliseer. In 'n normale sel kom die grootste deel van proteïenfosforilasies (98.2%) op serien- en treonienreste voor, terwyl slegs 1.8% van fosforilerings op tirosienreste voorkom. Daar word vermoed dat die ten volle opeenvolgende menslike genoom 38 Ser/Thr-proteïenfosfatases (PSP's) bevat, wat in drie superfamilies verdeel word, aangedui PPP, PPM en SCP/FCP.


Nociceptin Opioïed

2.2 Identifikasie van prepronociceptin geen wat cAMP-afhanklik assosieer met gefosforileerde CREB

Om nuwe gene te identifiseer wat gereguleer word deur CREB wat by Ser133 in Sertoli-selle gefosforileer word, het ons chromatien-immunopresipitasie (ChIP) vanaf Sertoli B-selle uitgevoer. Nadat selle vir 10 min gestimuleer is met db-cAMP, is ekstrakte voorberei en verwerk vir ChIP met dieselfde teenliggaam teen gefosforileerde CREB. Ons het deur PCR verskeie gene gekeur, wie se proksimale promotorstreke met gefosforileerde CREB assosieer, en muriene prepronociceptien-geen ondersoek (Zaveri, Waleh, & Toll, 2006). Die proksimale promotor van muriene prepronociceptien-geen het een funksionele CRE-plek op 'n ander plek as die menslike promotor (Zaveri, Green, Polgar, Huynh, & Toll, 2002 Zaveri et al., 2006). Die DNA-fragment van die vermeende transkripsie-beginplek na die ATG-translasiebeginkodon (252 bp) is slegs opgespoor in selle wat met db-cAMP behandel is, maar nie in onbehandelde selle nie. Geeneen kon opgespoor word van immunopresipitate met 'n onverwante teenliggaam nie. Nukleotiedvolgordebepaling van die bespeurde DNA-fragment het die teenwoordigheid van 'n konsensus CRE-volgorde (CGTCA) by 30 bp stroomop van die ATG-translasiebeginkodon in die proksimale promotor van muriene prepronociceptien-geen bevestig soos gerapporteer (Zaveri et al., 2006). Hierdie resultate het aangedui dat gefosforileerde CREB assosieer met die proksimale promotorstreek van prepronociceptin geen in Sertoli B-selle (Fig. 1). Hierdie geen kodeer 'n voorloperproteïen van prepronociceptin, waaruit die volwasse nociceptin peptied wat uit 17 aminosuurreste bestaan, geproduseer word. Nociceptin, ook bekend as orphanin FQ, is 'n neuropeptied wat aan die opioïede peptiedfamilie behoort en deel die identiese aminosuurvolgorde tussen muise en ander spesies.


Fosforilering: Die Meesterskakelaar van die Sel

Dit is nie toevallig dat een sellulêre proses keer op keer genoem word in besprekings van selseinpaaie in kanker nie. Sedert die ontdekking daarvan, het fosforilering erken word as 'n globale reguleerder van sellulêre aktiwiteit, en abnormale fosforilering is betrokke by 'n menigte menslike siektes.

In hierdie verslag ondersoek ons ​​'n bietjie dieper om te verstaan ​​wat presies proteïenfosforilering doen hoekom dit so 'n belangrike, alomteenwoordige proses is en hoe dit voortgaan om ons begrip van siektes soos kanker te bevorder.

'n Geringe wysiging met 'n groot rol

Sodra 'n geen uitgedruk en in 'n funksionele sellulêre proteïen vertaal is, is die sel in staat om die proteïen se lot te beheer deur die gebruik van posttranslasionele modifikasies (PTM's). Fosforilering is die belangrikste en mees deeglik nagevorsde vorm van PTM.

Fosforilering van 'n proteïen behels die ensiematies-gemedieerde toevoeging van 'n fosfaatgroep (PO4) tot sy aminosuur-sykettings. Gefosforileerde proteïene is so ver terug as die vroeë 1900's waargeneem, maar dit was eers in die 1950's dat die baanbreker, en uiteindelik Nobelpryswenner, ontdekkings van Edmond H. Fischer en Edwin G. Krebs bepaal het dat fosforilering 'n omkeerbare, ensimaties-bemiddelde proses was, in staat om die funksie van 'n proteïen te verander.

Vandag word geglo dat soveel as een derde van alle proteïene in die sel een of ander tyd gefosforileer is, en die helfte van hierdie proteïene het waarskynlik meer as 1 fosforileringsplek, met verskillende plekke wat dikwels heel verskillende sellulêre reaksies ontlok.

Fosforilering en die omgekeerde reaksie, defosforilering, vind plaas danksy die werking van 2 sleutelensieme. Proteïenkinases fosforileer proteïene deur 'n fosfaatgroep van adenosientrifosfaat (ATP) na hul teikenproteïen oor te dra. Hierdie proses word gebalanseer deur die werking van proteïenfosfatases, wat daarna die fosfaatgroep kan verwyder. Die hoeveelheid fosfaat wat met 'n proteïen geassosieer word, word dus presies bepaal deur die relatiewe aktiwiteite van die geassosieerde kinase en fosfatase. Daar word vermoed dat soveel as 2% tot 5% van die menslike genoom proteïenkinases en fosfatases kodeer.

Die mees algemene aminosure wat op eukariotiese proteïene gefosforileer word (proteïene wat in alle organismes behalwe bakterieë aangetref word) is serien, treonien en tirosien.

Funksies van fosforilering is gevarieerd

Op die vlak van 'n enkele proteïen kan die binding van 'n negatief gelaaide fosfaatgroep lei tot veranderinge in die struktuur van 'n proteïen, wat die manier waarop dit funksioneer verander. As die geteikende proteïen 'n ensiem is, kan fosforilering en defosforilering die ensiematiese aktiwiteit daarvan beïnvloed, wat in wese soos 'n skakelaar optree en dit op 'n gereguleerde wyse aan- en afskakel.

Nog 'n resultaat van strukturele veranderinge aan die gefosforileerde proteïen is die fasilitering van binding aan 'n vennootproteïen. Op hierdie manier kan fosforilering proteïen-proteïen-interaksies reguleer. Die fosforilering van 'n proteïen kan dit ook teiken vir afbraak en verwydering uit die sel deur die ubikitien-proteasoomstelsel.

Proteïenfosforilering speel ook 'n belangrike rol in intrasellulêre seintransduksie. Baie van die proteïene wat 'n seinweg vorm, is kinases, van die tyrosienkinase-reseptore by die seloppervlak tot stroomafwaarts effektorproteïene, waarvan baie serien/treonienkinases is.

In 'n neutedop, ligandbinding by die seloppervlak vestig 'n fosforileringskaskade, met die fosforilering en aktivering van 1 proteïen wat die fosforilering van 'n ander stimuleer, wat 'n sein versterk en dit deur die sel stuur. Die sein gaan voort om voort te plant totdat dit deur die werking van 'n fosfatase afgeskakel word.

Benewens proteïene, kan ander soorte molekules ook gefosforileer word. Veral die fosforilering van fosfoinositiede lipiede, soos fosfatidielinositol-4,5-bisfosfaat (PIP2), op verskeie posisies op hul inositolring, speel ook 'n sleutelrol in seintransduksie.

Definieer die rol van fosforilering in kanker

Fosforilering speel 'n belangrike rol in die regulering van baie intrasellulêre prosesse soos groei, proliferasie en seldeling. Dus, enige versteurings in die fosforileringsproses sal waarskynlik baie van die kenmerke van kanker dryf, soos ongekontroleerde selgroei en proliferasie. Inderdaad, mutasies in kinases en fosfatases is dikwels betrokke by 'n aantal verskillende kankers, en baie van die gene wat vir hierdie proteïene kodeer, is onkogene of tumoronderdrukkers.

Ooruitdrukking of mutasies wat lei tot konstitutiewe aktivering van fosforileringsmasjinerie sal onvermydelik sy delikate balans in die sel ontwrig, wat die onvanpaste aktivering of deaktivering van die sellulêre prosesse wat dit beheer, aandryf.

Die sleutelfunksie van proteïenkinases in seintransduksie het hulle 'n aantreklike teiken vir kankerterapie gemaak.

Ontginning van die proses in dwelmontwikkeling

Die sleutelfunksie van proteïenkinases in seintransduksie het hulle 'n uiters aantreklike teiken gemaak vir terapeutiese intervensie in kanker. Proteïenkinases verteenwoordig soveel as 30% van alle proteïenteikens wat deur farmaseutiese maatskappye ondersoek word. Om veral tirosienkinases te teiken is 'n gewilde benadering, en baanbrekerswerk is in die afgelope dekades gemaak met die bekendstelling van hierdie klas middels.

Dit sluit middels in soos trastuzumab (Herceptin, Genentech), 'n monoklonale teenliggaam wat ontwerp is om die funksie van die HER2-reseptor-tirosienkinase te blokkeer, wat 'n rewolusie in die behandeling van borskanker veroorsaak het, en erlotinib (Tarceva, Genentech), 'n reseptor-tirosienkinase-inhibeerder, wat mik op die epidermale groeifaktorreseptor (EGFR) en word deur die FDA goedgekeur vir die behandeling van pasiënte met nie-kleinselle longkanker.

Meer onlangs het die serien/treonienkinases ook na vore gekom as sterk kandidate en ongeveer een derde van alle kinase-inhibeerders wat tans in ontwikkeling is, teiken serien/treonienkinases. Die mees gevorderde onder hierdie klas medisyne is dié wat die soogdierteiken van rapamisien (mTOR) teiken: everolimus (Afinitor, Novartis) en temsirolimus (Torisel, Pfizer), beide goedgekeur vir die behandeling van nierselkarsinoom.

'n Aantal inhibeerders wat AKT teiken, is ook in die pyplyn, insluitend perifosien (Keryx Biopharmaceuticals, Inc), en daar is 'n aansienlike hoeveelheid belangstelling in medisyne wat teiken MEK, 'n kritieke kinase by die kruising van verskeie biologiese weë wat selproliferasie en oorlewing reguleer , migrasie en differensiasie, insluitend AZD6244 (selumetinib, AstraZeneca).

Serien/treonienkinases betrokke by selsiklusregulering word ook intensief ondersoek, soos die aurorakinases en die siklienafhanklike kinases. Onder hulle is AZD1152 (AstraZeneca) en HMR-1275 (alvocidib sanofi -aventis), wat in verskeie stadiums van kliniese ontwikkeling is.

Ondersoek potensiaal as biomerker

Gegewe die deurslaggewende rolle van fosforilering in die sellulêre omgewing, en die feit dat die oorweldigende meerderheid van fosforileringsterreine ongekarakteriseerd bly, is daar 'n voortdurende poging deur navorsers om die rol van fosforilering beter te verstaan ​​en om nuwe, hoogs sensitiewe en gesofistikeerde fosforileringsidentifikasie te ontwikkel tegnieke.

Die goudstandaardmetode vir die meting van proteïenfosforileringsvlakke is 'n in vitro kinase-toets, waarin radioaktiewe ATP gebruik word. Wanneer 'n fosforileringsgebeurtenis plaasvind, sal die radioaktiewe anorganiese fosfaat (32P) in ATP oorgedra word na die gefosforileerde proteïen, dus, na aanleiding van die radioaktiwiteit, laat navorsers toe om vas te stel wanneer proteïene gefosforileer is. Die ontwikkeling van spesifieke teenliggaampies teen gefosforileerde vorms van proteïene het gelei tot die gebruik van immunotoetse om fosforileringspatrone van individuele proteïene te ondersoek.

Meer onlangs het navorsers begin gebruik maak van toenemend gesofistikeerde massaspektrometrie en kernmagnetiese resonansbeeldingsmetodes om globale patrone van fosforilering binne die sel te probeer ontsyfer in reaksie op sekere stimuli of terapeutiese middels. Die potensiaal om die fosforileringstatus van sleutelseinproteïene as 'n diagnostiese biomerker, voorspeller van reaksie of prognostiese aanwyser te gebruik, is 'n gebied van intense belangstelling, wat weerspieël word in 'n aantal aanbiedings by vanjaar se vergadering van die American Society of Clinical Oncology (ASCO).

Studies ondersoek die bruikbaarheid van gefosforileerde vorms van epidermale groeifaktorreseptor en HER2 as beide biomerkers van reaksie op tirosienkinase-inhibeerders en as prognostiese aanwysers. Byvoorbeeld, 1 studie het bevind dat 'n hoë vlak van uitdrukking van gefosforileerde HER2 in pasiënte met HER2-positiewe borskanker geassosieer word met laer 5-jaar siektevrye oorlewing.

Verder begin navorsers bindingsdomeine binne seinproteïene ontgin wat spesifiek ander gefosforileerde proteïene herken en daaraan bind. Deur die Src homology 2 (SH2)-bindingsdomein te gebruik, wat aan gefosforileerde tirosiene bind, kon navorsers die globale toestand van tirosienfosforilering in verskillende menslike kankersellyne ontleed om te sien hoe dit van normale selle verskil.

Jane de Lartigue, PhD, is 'n vryskut mediese skrywer en redakteur gebaseer in die Verenigde Koninkryk.


Eksogene en endogene proteïenmetabolisme | Biologie

Met die term endogene proteïenmetabolisme word bedoel die disintegrasie van daardie proteïene wat reeds as komponente van lewende selle (weefselproteïene) bestaan. Die term eksogene proteïenmetabolisme impliseer die afbreek van voedselproteïene wat nie as dele van die selprotoplasma bestaan ​​nie.

Die klassieke siening van proteïenmetabolisme, wat oorspronklik deur Folin voorgestel is, word nou uitgedaag. Folin’ se siening was dat die metaboliese patrone van eksogene (dieet) en endogene (liggaam) proteïenmetabolisme verskil, dit wil sê, die eindprodukte van endogene proteïenmetabolisme is uriensuur, kreatien en neutrale swael, terwyl ureum die eindproduk van eksogene proteïenmetabolisme is.

Isotopiese eksperiment toon egter dat die liggaamsproteïene in 'n konstante toestand van omset is en die liggaamsproteïene word voortdurend afgebreek en vervang deur nuwe proteïene wat uit dieetaminosure gesintetiseer word. Die vervanging van proteïen is vinnig in plasma, lewer, niere en dermkanaal en stadig in hemoglobien, spiere en vel.

Dinamiese toestand van aminostikstof en proteïene van die liggaam:

Dit is vasgestel deur die werk van Schoenheimer en ander dat die aminostikstof van aminosure (behalwe lisien) na ander aminosure van verskillende weefsels versprei word en omkeerbaar onttrek word van daardie aminosure na die aminosure wat aminostikstof bevat het deur die proses van deaminering en reaminering.

Proteïenberging (labiele proteïen):

Stikstof uitgeskei vir die eerste paar dae nadat proteïenhongersnood groter was en word dan min of meer kon&sku. Die ongeorganiseerde proteïen teenwoordig in lewer, timus, prostaat, seminale vesikel, spysverteringskanaal, pankreas, milt en niere, ens., word aangewend om in die behoefte van die liggaam te voorsien en hierdie proteïene word labiele pro­teins genoem. Dit word gebruik vir die sintese van ander proteïene en kan geoksideer word om energie te verkry wanneer nodig.

Eindprodukte van proteïenmetabolisme:

Die stikstof wat deur aminosuur (proteïen) katabolisme vrygestel word, word in verskillende vorme uit die liggaam uitgeskei wat verskil in verskillende spesies diere. Die aansienlike hoeveelheid stikstof wat deur die urine van mans, soogdiere en amfibieë, ens. uitgeskei word, is ureum. Die voëls en reptiele skei stikstof hoofsaaklik as uriensuur uit. Die man skei ook stikstof van purienbasisse as uriensuur uit. Kreatienuitskeiding is uitsluitlik van weefselproteïenafbraak. Neutrale swaeluitskeiding dui nie op die aard van dieet- of weefselproteïenafbraak nie.

As gevolg van dinamiese toestand van amino stikstof van aminosuur en differensiële patroon van metabolisme van labiele proteïen, gee die uitskeiding van verskillende stikstofhoudende metaboliese eindprodukte nie altyd 'n werklike metaboliese beeld van proteïenmetabolisme nie. Maar 'n leidraad kan verkry word as die gestandaardiseerde eksperimente gedoen is, bv. verhoogde kreatienuitskeiding, kan dui op verhoogde weefselproteïen, dit wil sê, veral spierproteïenkatabolisme aan die gang. Verhoogde uriensuuruitskeiding kan as gevolg van verhoogde purienkatabolisme wees. Verhoogde ureumuitskeiding kan dui op dieetproteïenkatabolisme.

Kort lewensgeskiedenis van die eindprodukte van eksogene proteïenmetabolisme:

Uit Folin’ se eksperiment, alhoewel uitgedaag, blyk dit dat die eindprodukte van eksogene proteïenmetab­olisme ureum, ammoniak, anorganiese sulfaat en 50% van die totale uriensuur is wat uitgeskei word.

Die kort lewensgeskiedenis van hierdie produkte word hieronder genoem:

(a) Van deaminering van aminosure (hoofsaaklik van eksogene bronne),

(b) Van soute soos ammoniumkarbonaat, laktaat, ens., ingeneem in dieet of as geneesmiddel, en

(c) Van die aminosuur arginien.

Dit breek af in ureum en ornitien. Die eindproduk van metabolisme van hierdie liggame is ureum.

20-40 mgm (gemiddeld 30 mgm) ureum teenwoordig per 100 ml bloed. Byna eweredig versprei in plasma en liggaamsdele.

Funksies wat deur ureumvorming bedien word:

Ureumvorming help om die reaksie van bloed konstant te handhaaf. Want daarin bly een suur (koolsuur) en twee molekules ammoniak geneutraliseer.

'n Volwassene wat 'n normale gemengde dieet neem, skei gemiddeld 30 g per dag ureum deur urine uit (2% as die totale urinevolume 1 500 ml is). 80% van urinêre stikstof word in die vorm van ureum uitgeskei.

(a) Van deaminering van aminosure, beide eksogeen en endogeen. Alhoewel deaminering hoofsaaklik in die lewer plaasvind, dui onlangse waarnemings daarop dat ammoniak ook in die niere gevorm word. Ammoniak wat in die lewer gevorm word, word in verskeie stowwe omgeskakel. Die niere kan aminosure normaalweg deamineer. Die hoeveelheid neem toe tydens asidose en val in alkalose, en

(b) Sekere ammoniumsoute ingeneem in voedsel of as geneesmiddel, bv. ammoniumchloried.

lot en funksies van ammoniak:

(a) Vorm Ammoniumsoute. Die doel wat gedien word, is om die bloedreaksie konstant te hou,

(b) Ammoniak kan gebruik word vir die sintese van aminosuur, uriensuur, nukleoproteïene en ander stikstofverbindings.

Met 'n gemengde dieet in 'n volwasse man is die totale daaglikse produksie ongeveer 0,7 gm. Ammoniakstikstof maak ongeveer 2-4% van totale urinêre stikstof uit.

Verwantskap met bloedreaksie:

In asidose sal meer ammoniumsoute gevorm word. Omgekeerde veranderinge sal in alkalose plaasvind.

Belangrikheid van variasies:

Alhoewel ammoniak 'n eindproduk van eksogene proteïenmetabolisme is, word die hoeveelheid daarvan in die urine tog bepaal deur die relatiewe verhouding van sure en basisse in die liggaam. In toestande van asidose styg dit, in alkalose daal dit. Ammoniakkoëffisiënt is 'n betroubare gids vir die toestand van asidose of alkalose van die liggaam.

Hulle word grootliks geproduseer uit dieetproteïene in die liggaam. Gevolglik kan hulle geneem word as die eindprodukte van eksogene proteïenmetabolisme. (Die eteriese sulfate het 'n heeltemal ander lewensgeskiedenis en is bespreek onder ‘Swawelmetabolisme’).

Dit is 'n indeks van beide endogene en eksogene proteïenmetabolisme.

Kort lewensgeskiedenis van die eindprodukte van endogene proteïenmetabolisme:

Uit dieeteksperimente by honde is gevind dat kreatinien en neutrale swael absoluut onveranderd bly. Hulle is dus slegs van endogene oorsprong. In hierdie verband moet die verbinding kreatien, hoewel nie in hierdie eksperiment getoon nie, maar wanneer dit in urine voorkom, beskou word as afkomstig van endogene proteïenmetabolisme, want dit is die voorloper van kreatinien.

Hierdie verbindings is dus heeltemal endogeen. Die helfte van uriensuur is van endogene oorsprong en die ander helfte is van eksogene oorsprong. Die lewensgeskiedenis van neutrale swael is bespreek onder Swaelmetabolisme en van uriensuur onder Uriensuurmetabolisme.

'n Kort opsomming van die lewensgeskiedenis van kreatien en kreatinien word hieronder gegee:

Metielguanido-asynsuur.

Totale hoeveelheid in die liggaam:

90-120 g in volwassenes, 98% daarvan is teenwoordig in die gestreepte spier as kreatienfosfaat. Skeletspiere bevat ongeveer 0,5% kreatien. Dit word ook in die hart (ongeveer die helfte van die hoeveelheid in skeletspiere, d.w.s. 0,25%), testes, brein en baarmoeder aangetref, veral tydens swangerskap.

Dit is teenwoordig in bloed ongeveer 10 mgm per 100 ml en bly meestal in die rooi selle. Aangesien dit in die rooi selle voorkom, word dit nie gefiltreer nie. Daarom is dit gewoonlik nie in die urine teenwoordig nie.

Oorsprong en vorming van kreatien:

(a) Kreatiensintese benodig drie aminosure, nl. arginienglisien en me&shitionien (as S-adenosiel metionien),

(b) Die verbinding guanido-asynsuur is 'n tussenstap in die sintese van kreatien,

(c) Die metielgroep van kreatien is afkomstig van metionien,

(d) Die stadiums in kreatiensintese blyk soos volg te wees - twee organe, d.w.s. niere en lewer, is ook betrokke vir die volledige sintese van kreatien.

In niere reageer glisien en arginien waar amidinegroep (-CNHNH,) van arginien na glisien oorgedra word met die vorm van guanido-asynsuur (glikosiamien) deur die ensiem transamidinase. Transamidinase ensiem is slegs teenwoordig in die niere en pankreas. Maar hierdie ensiematiese reaksie vind meestal in die niere plaas.

Metielering van guanido-asynsuur vind in die lewer plaas, omdat die lewer die ensiem guanidoasynmetieltransferase bevat. Guanido-asynsuur word omgeskakel in kreatien met behulp van aminosuur, metionien (aktiewe vorm) in die teenwoordigheid van ensiem guani­doacetic metieltransferase en glutathione (GSH).

Wanneer die metielgroep van metionien na guanido-asynsuur oorgedra word om kreatien (metielguanido-asynsuur) te vorm, word die metionien omgeskakel na S-adenosiel-homosisteïen. Ac­tivering van metionien vind plaas deur ATP wanneer metionien in S-adenosiel metionien omgeskakel word. Onlangs is daar getoon dat by soogdiere beide transamidiansie- en metileringsreaksies, betrokke by die sintese van kreatien, in die pankreas plaasvind.

Effekte van kreatienvoeding:

As kreatien in klein hoeveelhede ingeneem word (tot 1 gm daagliks), word niks in die urine gevind nie, maar in matige hoeveelhede (tot 5 gm daagliks) word 'n bietjie as kreatien uitgeskei en die res word gestoor. Maar as groot hoeveelhede (20 gm) kreatien geneem word, word die grootste deel (15 gm) as sodanig uitgeskei, 'n ander deel (4,5 gm) word behou en 'n klein deel (0,5 gm) word as kreatinien in die urine uitgeskei. Dit wys dat kreatien nie 'n afvalproduk is nie. Dit is nuttig en daar is 'n stoor daarvoor in die liggaam.

Totdat hierdie reservoir gevul is, sal geen kreatien in die urine verskyn nie. Kreatiensintese is afhanklik van niertransamidinase-aktiwiteit. Daar is tot onlangs gedink dat die niere die enigste plek van die transamidinerende ensiem was. Onlangse studies het egter aangedui dat die pankreas 'n unieke rol kan speel in die sintese van kreatien binne die soogdierliggaam.

Onderlinge verband met kreatinien:

Hierdie twee verbindings is nou onderling verwant. Hulle is maklik omskepbaar terwyl hulle in oplossing is. Kreatinien is anhidried van kreatien met een molekule water minder. Suurmedium bevoordeel die vorming van kreatinien, terwyl alkaliese medium die vorming van kreatien bevoordeel. Maar in vivo kan kreatinien nie in kreatien omgeskakel word nie, alhoewel die omgekeerde die reël is.

i. Kreatien word omgeskakel in kreatienfosfaat (fosfaen) wat 'n noodsaaklike deel in die chemiese veranderinge onderliggend aan spiersametrekking neem. Kreatien, wanneer dit in matige hoeveelhede per mond gegee word, verdwyn en verdwyn heeltemal in die liggaam en niks verskyn in die urine nie. Dit is veronderstel om te wees as gevolg van die omskakeling daarvan in kreatienfosfaat en die daaropvolgende berging in die spiere.

ii. Kreatien het beslis een of ander funksie in ander weefsels as spiere, maar die aard daarvan is nie bekend nie.

ii. Kreatien is die voorloper van kreatinien.

Uitskeiding van kreatien:

Kreatien is gewoonlik nie teenwoordig in die urine van normale volwasse mans nie. Maar dit kan abnormaal uitgeskei word.

Die uitskeiding daarvan in die urine word deur die volgende faktore bepaal:

Tot en met die ouderdom van puberteit is dit voortdurend in die urine van beide geslagte teenwoordig. Daar is voorgestel dat dit te wyte is aan 'n verhoogde produksie van kreatien, wat op 'n onbekende manier geïnduseer word deur die aktiwiteit van groei-impuls. Dit kan ook wees as gevolg van 'n laer kapasiteit van die onontwikkelde spiere vir kreatienberging. Daar is 'n derde moontlikheid deurdat die kinders minder krag het om kreatien in kreatinien om te skakel.

Na puberteit word dit met tussenposes gevind in 'n gesonde vrou wat nie verband hou met menstruasie nie.

Dit is voortdurend teenwoordig tydens swangerskap. Dit styg tot 'n maksimum van 1,5 gm daagliks na bevalling en is waarskynlik afkomstig van die involuterende baarmoeder. Die geslagsverskil van kreatienuitskeiding kan nie behoorlik verduidelik word nie. Dat verhoogde kreatienuitskeiding nie te wyte is aan die minder spierontwikkeling by vroue nie, word bewys deur die feit dat dit selfs voorkom by vroue wat fisies hoogs opgelei is. Dat seks hier iets te doen het, word ondersteun deur die waarneming dat kreatinurie algemeen by eunugs voorkom. Dit kan maklik by ou mense veroorsaak word (natuurlik met verminderde seksfunksies) deur die toediening van 'n klein hoeveelheid kreatien.

Hoë proteïen- en lae-koolhidraatdiëte verhoog kreatienuitskeiding. Eersgenoemde tree op deur weefselmetabolisme te stimuleer as gevolg van sy hoë spesifieke dinamiese werking. Laasgenoemde tree indirek op deur die afwesigheid van sy spaarsame uitwerking op die afbreek van weefselproteïen.

v. Verhoogde Weefselafbreking:

In enige toestand wat die afbreek van weefsels verhoog, veral van gestreepte mus en skubbe, soos in hongersnood, langdurige diabetes mellitus, hipertireose, koors en ander vermorsende siektes wat die basale metaboliese tempo verhoog, word die kreatienuitskeiding verhoog. In sekere siektes van spiere (miopatie) waar spiere degenerasie ondergaan, word 'n groot hoeveelheid kreatien uitgeskei.

In sulke toestande verskyn 90% of meer kreatien in 'n onveranderde vorm in die urine, selfs wanneer dit in 'n klein hoeveelheid per mond toegedien word. Dit word gesê as gevolg van 'n laer bergingskapasiteit van die spier. Dit is ook waarskynlik dat in hierdie siekte (d.w.s. miopatie) die omkeerbare ensiemreaksie, waardeur die gebreekte kreatienfosfaat weer in die spier gesintetiseer word, afwesig is.

Dit is die anhidried van kreatien.

Dit word meestal gevorm uit die afbreek van kreatienfosfaat in die liggaam. Hierdie proses word nie deur enige ensieme gekataliseer nie en is onomkeerbaar. Kreatien-gemerk met isotoop 15 N gee kreatinien wat dieselfde isotopiese 15 N bevat.

'n Groot hoeveelheid in die spier.

Effekte van kreatinienvoeding:

Wanneer oraal toegedien word, word byna 80% dadelik in die urine uitgeskei. Daarom word dit as 'n afvalproduk beskou. Dit is 'n geen-drempelstof. Dit word deur die glomeruli gefiltreer en word ook aktief deur die buisselle in die urine afgeskei. Hoeveelheid in bloed: Normaalweg is dit ongeveer 0,7-2,0 mgm per 100 ml teenwoordig. Hierdie vlak is baie konstant en dit word as patologies beskou wanneer die waarde daarvan ongeveer 2 mgm toeneem. Kreatinien word ook in gal, sweet en in afskeiding van maag en ingewande gevind.

Ongeveer 1,2 -2,0 gm by volwasse mans en 0,8-1,5 gm by volwasse wyfies word binne 24 uur uitgeskei. Die hoeveelheid wat uitgeskei word, is merkwaardig konstant vir 'n spesifieke individu. Dit is verwant aan die spiermassa en is hoër by gespierde persone. Dit staan ​​in groot kontras met kreatienuitskeiding, wat geen verband hou met spierontwikkeling nie. Die uitskeiding neem toe tydens werk en oefening maar word onmiddellik gevolg deur 'n val, sodat die daaglikse uitset konstant bly.

Belangrikheid van variasie:

Kreatinien verteenwoordig die afvalprodukte van kreatienmetabolisme en dit ontstaan ​​in die liggaam uit die spontane afbreek van skeppingsfosfaat. Dit dien blykbaar feitlik geen funksie in die liggaam nie. Aangesien die uitskeiding daarvan nie met voedselproteïene verband hou nie, dui die variasies in die uitskeiding daarvan op sommige van die metaboliese afwykings. Die voorkoms van kreatinien in urine staan ​​bekend as kreatinurie wanneer 'n klein hoeveelheid kreatien ook saam met kreatinien uitgeskei word.

Die kreatienwaarde neem geleidelik af namate die volwassenheid gevorder word. Die uitskeiding daarvan neem toe in koors, hongersnood, op 'n koolhidraatvrye dieet en in diabetes mellitus. Dit kan toeneem as gevolg van oormatige weefselvernietiging wat kreatien vrystel of as gevolg van mislukking van kreatien wat behoorlik gefosforileer word. Kreatinienuitskeiding is dus onafhanklik van voedselproteïene en moet beskou word as 'n indeks van endogene proteïenmetabolisme.


Inhoud

Daar is vier JAK-proteïene: JAK1, JAK2, JAK3 en TYK2. [1] JAK'e bevat 'n FERM-domein (ongeveer 400 residue), 'n SH2-verwante domein (ongeveer 100 residue), 'n kinase-domein (ongeveer 250 residue) en 'n pseudokinase-domein (ongeveer 300 residue). [2] Die kinase-domein is noodsaaklik vir JAK-aktiwiteit, aangesien dit JAK's toelaat om proteïene te fosforileer (fosfaatgroepe by te voeg).

Daar is sewe STAT-proteïene: STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5A, STAT5B en STAT6. [1] STAT-proteïene bevat baie verskillende domeine, elk met 'n ander funksie, waarvan die mees bewaarde gebied die SH2-domein is. [2] Die SH2-domein word gevorm uit 2 α-helikse en 'n β-vel en word ongeveer uit residue 575–680 gevorm. [2] [3] STAT's het ook transkripsionele aktiveringsdomeine (TAD), wat minder behoue ​​is en by die C-terminus geleë is. [4] Boonop bevat STAT's ook: tirosienaktivering, amino-terminaal, skakelaar, opgerolde spoel en DNS-bindende domeine. [4]

Die binding van verskeie ligande, gewoonlik sitokiene, soos interferone en interleukiene, aan sel-oppervlak reseptore, veroorsaak dat die reseptore dimeriseer, wat die reseptor-geassosieerde JAK's in die nabyheid bring. [6] Die JAK's fosforileer mekaar dan op tirosienreste wat geleë is in streke wat aktiveringslusse genoem word, deur 'n proses genaamd transfosforilering, wat die aktiwiteit van hul kinase-domeine verhoog. [6] Die geaktiveerde JAK's fosforileer dan tirosienreste op die reseptor, wat bindingsplekke skep vir proteïene wat SH2-domeine besit. [6] STAT's bind dan aan die gefosforileerde tirosiene op die reseptor deur hul SH2-domeine te gebruik, en dan word hulle tirosien-gefosforileer deur JAK's, wat veroorsaak dat die STATs van die reseptor dissosieer. [2] Ten minste STAT5 vereis glikosilering by treonien 92 vir sterk STAT5 tirosienfosforilering. [7] Hierdie geaktiveerde STATs vorm hetero- of homodimere, waar die SH2-domein van elke STAT die gefosforileerde tirosien van die teenoorgestelde STAT bind, en die dimeer translokeer dan na die selkern om transkripsie van teikengene te veroorsaak. [2] STAT's kan ook direk deur reseptor-tirosienkinases tirosien-gefosforileer word - maar aangesien die meeste reseptore 'n gebrek aan ingeboude kinase-aktiwiteit het, word JAK's gewoonlik benodig vir sein. [1]

Beweging van STATs vanaf die sitosol na die kern Edit

Om van die sitosol na die kern te beweeg, moet STAT-dimere deur kernporiekomplekse (NPC's) gaan, wat proteïenkomplekse is wat langs die kernomhulsel teenwoordig is wat die vloei van stowwe in en uit die kern beheer. Om STAT's in staat te stel om in die kern in te beweeg, word 'n aminosuurvolgorde op STAT's, genoem die kernlokaliseringsein (NLS), gebind deur proteïene wat importiene genoem word. [4] Sodra die STAT-dimeer (gebonde aan importiene) die kern binnegaan, bind 'n proteïen genaamd Ran (geassosieer met GTP) aan die importiene, wat hulle van die STAT-dimeer vrystel. [8] Die STAT-dimeer is dan vry in die kern.

Spesifieke STATs blyk te bind aan spesifieke invoerproteïene. Byvoorbeeld, STAT3-proteïene kan die kern binnedring deur aan importin α3 en importin α6 te bind. [9] Aan die ander kant bind STAT1 en STAT2 aan invoer in α5. [4] Studies dui daarop dat STAT2 'n proteïen genaamd interferon regulatoriese faktor 9 (IRF9) benodig om die kern binne te gaan. [8] Daar is nie soveel bekend oor kerntoegang van ander STAT's nie, maar daar is voorgestel dat 'n volgorde van aminosure in die DNA-bindende domein van STAT4 ook kerninvoer kan toelaat, STAT5 en STAT6 kan albei aan invoer in α3 bind. [8] Boonop kan STAT3, STAT5 en STAT6 die kern binnedring selfs al is hulle nie by tirosienreste gefosforileer nie. [8]

Rol van post-vertalingswysigings Wysig

Nadat STAT's deur proteïenbiosintese gemaak is, het hulle nie-proteïenmolekules aan hulle geheg, wat post-translasionele modifikasies genoem word. Een voorbeeld hiervan is tirosienfosforilering (wat fundamenteel is vir JAK-STAT-sein), maar STAT's ervaar ander modifikasies, wat STAT-gedrag in JAK-STAT-sein kan beïnvloed. Hierdie modifikasies sluit in: metilering, asetilering en serienfosforilering.

  • Metilering. STAT3 kan gedimetieleer word (het twee metielgroepe) op 'n lisienresidu, by posisie 140, en daar word voorgestel dat dit STAT3-aktiwiteit kan verminder. [10] Daar is debat oor of STAT1 gemetileer is op 'n arginienresidu (by posisie 31), en wat die funksie van hierdie metilering kan wees. [11]
  • Asetilering. Daar is getoon dat STAT1, STAT2, STAT3, STAT5 en STAT6 asetileer is. [12] STAT1 kan 'n asetielgroep hê wat aan lisiene by posisies 410 en 413 geheg is, en as gevolg daarvan kan STAT1 die transkripsie van apoptotiese gene bevorder - wat seldood veroorsaak. [12] STAT2 asetilering is belangrik vir interaksies met ander STATs, en vir die transkripsie van anti-virale gene. [4]

Asetilering van STAT3 is voorgestel om belangrik te wees vir sy dimerisasie, DNA-binding en geen-transkripsievermoë, en IL-6 JAK-STAT paaie wat STAT3 gebruik vereis asetilering vir transkripsie van IL-6 reaksie gene. [12] STAT5 asetilering op lisiene by posisies 694 en 701 is belangrik vir effektiewe STAT dimerisasie in prolaktien sein. [13] Die byvoeging van asetielgroepe by STAT6 word voorgestel as noodsaaklik vir geentranskripsie in sommige vorme van IL-4-sein, maar nie al die aminosure wat op STAT6 geasetyleer is, is bekend nie. [12]

  • Serienfosforilering. Die meeste van die sewe STAT's (behalwe STAT2) ondergaan serienfosforilering. [2] Daar is getoon dat serienfosforilering van STATs geentranskripsie verminder. [14] Dit word ook benodig vir die transkripsie van sommige teikengene van die sitokiene IL-6 en IFN- γ. [11] Daar is voorgestel dat fosforilering van serien STAT1-dimerisasie kan reguleer, [11] en dat deurlopende serienfosforilering op STAT3 seldeling beïnvloed. [15]

Werwing van mede-aktiveerders Edit

Soos baie ander transkripsiefaktore, is STAT's in staat om ko-aktiveerders soos CBP en p300 te werf, en hierdie ko-aktiveerders verhoog die tempo van transkripsie van teikengene. [2] Die koaktiveerders is in staat om dit te doen deur gene op DNA meer toeganklik te maak vir STATs en deur proteïene te werf wat nodig is vir transkripsie van gene. Die interaksie tussen STATs en koaktiveerders vind plaas deur die transaktiveringsdomeine (TADs) van STATs. [2] Die TAD's op STAT's kan ook interaksie hê met histoon-asetieltransferases (HAT's) [16] hierdie HAT's voeg asetielgroepe by lisienresidu's op proteïene wat met DNA geassosieer word, genaamd histone. Die byvoeging van asetielgroepe verwyder die positiewe lading op lisienreste, en gevolglik is daar swakker interaksies tussen histone en DNA, wat DNS meer toeganklik maak vir STAT's en 'n toename in die transkripsie van teikengene moontlik maak.

Integrasie met ander seinpaaie Wysig

JAK-STAT-sein is in staat om met ander selseinpaaie, soos die PI3K/AKT/mTOR-roete, te verbind. [17] Wanneer JAK's geaktiveer word en tirosienreste op reseptore fosforileer, kan proteïene met SH2-domeine (soos STATs) aan die fosfotirosiene bind, en die proteïene kan hul funksie uitvoer. Soos STAT's, het die PI3K-proteïen ook 'n SH2-domein, en daarom is dit ook in staat om aan hierdie gefosforileerde reseptore te bind. [17] As gevolg hiervan kan die aktivering van die JAK-STAT-roete ook PI3K/AKT/mTOR-sein aktiveer.

JAK-STAT sein kan ook integreer met die MAPK/ERK pad. Eerstens het 'n proteïen wat belangrik is vir MAPK/ERK-sein, genaamd Grb2, 'n SH2-domein, en daarom kan dit bind aan reseptore wat deur JAK's gefosforileer word (op 'n soortgelyke wyse as PI3K). [17] Grb2 funksioneer dan om die MAPK/ERK-pad te laat vorder. Tweedens, 'n proteïen wat deur die MAPK/ERK-weg geaktiveer word, genaamd MAPK (mitogeen-geaktiveerde proteïenkinase), kan STATs fosforileer, wat geentranskripsie deur STATs kan verhoog. [17] Alhoewel MAPK transkripsie wat deur STAT's geïnduseer kan word, kan verhoog, dui een studie egter daarop dat fosforilering van STAT3 deur MAPK STAT3-aktiwiteit kan verminder. [18]

Een voorbeeld van JAK-STAT-sein wat met ander weë integreer, is Interleukin-2 (IL-2)-reseptorsein in T-selle. IL-2 reseptore het γ (gamma) kettings, wat geassosieer word met JAK3, wat dan sleutel tirosiene op die stert van die reseptor fosforileer. [19] Fosforilering werf dan 'n adapterproteïen genaamd Shc, wat die MAPK/ERK-roete aktiveer, en dit vergemaklik geenregulering deur STAT5. [19]

Alternatiewe seinpad Wysig

'n Alternatiewe meganisme vir JAK-STAT-sein is ook voorgestel. In hierdie model kan SH2-domeinbevattende kinases aan gefosforileerde tyrosiene op reseptore bind en STATs direk fosforileer, wat lei tot STAT-dimerisasie. [6] Daarom, anders as die tradisionele meganisme, kan STATs nie net deur JAKs gefosforileer word nie, maar deur ander reseptor-gebonde kinases. Dus, as een van die kinases (óf JAK of die alternatiewe SH2-bevattende kinase) nie kan funksioneer nie, kan sein steeds plaasvind deur aktiwiteit van die ander kinase. [6] Dit is eksperimenteel aangetoon. [20]

Aangesien baie JAK's met sitokienreseptore geassosieer word, speel die JAK-STAT seinweg 'n groot rol in sitokienreseptorsein. Aangesien sitokiene stowwe is wat deur immuunselle geproduseer word wat die aktiwiteit van naburige selle kan verander, word die effekte van JAK-STAT-sein dikwels meer in selle van die immuunstelsel gesien. Byvoorbeeld, JAK3-aktivering in reaksie op IL-2 is noodsaaklik vir limfosietontwikkeling en -funksie. [21] Ook, een studie dui aan dat JAK1 nodig is om sein vir reseptore van die sitokiene IFNγ, IL-2, IL-4 en IL-10 uit te voer. [22]

Die JAK-STAT-weg in sitokienreseptorsein kan STATs aktiveer, wat aan DNA kan bind en die transkripsie van gene moontlik maak wat betrokke is by immuunseldeling, oorlewing, aktivering en werwing. STAT1 kan byvoorbeeld die transkripsie van gene moontlik maak wat seldeling inhibeer en inflammasie stimuleer. [2] STAT4 is ook in staat om NK-selle (natuurlike moordenaarselle) te aktiveer, en STAT5 kan die vorming van witbloedselle aandryf. [2] [23] In reaksie op sitokiene, soos IL-4, is JAK-STAT-sein ook in staat om STAT6 te stimuleer, wat B-selproliferasie, immuunseloorlewing en die produksie van 'n teenliggaam genaamd IgE kan bevorder. [2]

JAK-STAT-sein speel 'n belangrike rol in diereontwikkeling. Die pad kan bloedseldeling bevorder, sowel as differensiasie (die proses van 'n sel wat meer gespesialiseerd word). [24] By sommige vlieë met foutiewe JAK-gene kan te veel bloedseldeling voorkom, wat moontlik leukemie tot gevolg het. [25] JAK-STAT-sein is ook geassosieer met oormatige witbloedseldeling by mense en muise. [24]

Die seinpad is ook deurslaggewend vir oogontwikkeling by die vrugtevlieg (Drosophila melanogaster). Wanneer mutasies voorkom in gene wat vir JAK's kodeer, kan sommige selle in die oog dalk nie verdeel nie, en daar is getoon dat ander selle, soos fotoreseptorselle, nie korrek ontwikkel nie. [24]

Die hele verwydering van 'n JAK en 'n STAT in Drosophila veroorsaak dood van Drosophila embrio's, terwyl mutasies in die gene wat vir JAK's en STAT's kodeer, misvormings in die liggaamspatrone van vlieë kan veroorsaak, veral defekte in die vorming van liggaamsegmente. [24] Een teorie oor hoe inmenging met JAK-STAT-sein hierdie defekte kan veroorsaak, is dat STATs direk aan DNA kan bind en die transkripsie van gene wat betrokke is by die vorming van liggaamsegmente bevorder, en dus deur JAKs of STATs te muteer, ervaar vlieë segmentasiedefekte . [26] STAT-bindingsplekke is geïdentifiseer op een van hierdie gene, genoem selfs oorgeslaan (vooraand), om hierdie teorie te ondersteun. [27] Van al die segmentstrepe wat deur JAK- of STAT-mutasies geraak word, word die vyfde streep die meeste aangetas, die presiese molekulêre redes hieragter is nog onbekend. [24]

Gegewe die belangrikheid van die JAK-STAT seinweg, veral in sitokiensein, is daar 'n verskeidenheid meganismes waaroor selle beskik om die hoeveelheid sein wat plaasvind te reguleer. Drie hoofgroepe proteïene wat selle gebruik om hierdie seinweg te reguleer, is proteïen-inhibeerders van geaktiveerde STAT (PIAS), [28] proteïen-tirosienfosfatases (PTP's) [29] en onderdrukkers van sitokiensein (SOCS). [30]

Proteïen-inhibeerders van geaktiveerde STAT's (PIAS) Edit

PIAS is 'n vier-lid proteïenfamilie gemaak van: PIAS1, PIAS3, PIASx en PIASγ. [31] Die proteïene voeg 'n merker, genaamd SUMO (klein ubiquitin-like modifier), by ander proteïene - soos JAK's en STAT's, wat hul funksie verander. [31] Die toevoeging van 'n SUMO-groep op STAT1 deur PIAS1 is getoon om aktivering van gene deur STAT1 te voorkom. [32] Ander studies het getoon dat die toevoeging van 'n SUMO-groep by STAT's fosforilering van tyrosiene op STAT's kan blokkeer, wat hul dimerisering voorkom en JAK-STAT-seine inhibeer. [33] Daar is ook getoon dat PIASγ verhoed dat STAT1 funksioneer. [34] PIAS-proteïene kan ook funksioneer deur te verhoed dat STAT'e aan DNA bind (en dus geenaktivering voorkom), en deur proteïene te werf wat histoon-deasetilases (HDAC's) genoem word, wat die vlak van geenuitdrukking verlaag. [31]

Proteïen-tyrosienfosfatases (PTP's) Wysig

Aangesien die byvoeging van fosfaatgroepe op tyrosiene so 'n belangrike deel is van hoe die JAK-STAT seinweg funksioneer, kan die verwydering van hierdie fosfaatgroepe seinering inhibeer. PTP's is tyrosienfosfatases, dus is in staat om hierdie fosfate te verwyder en seinering te voorkom. Drie groot PTP's is SHP-1, SHP-2 en CD45. [35]

    . SHP-1 word hoofsaaklik in bloedselle uitgedruk. [36] Dit bevat twee SH2-domeine en 'n katalitiese domein (die streek van 'n proteïen wat die hooffunksie van die proteïen verrig) - die katalitiese domein bevat die aminosuurvolgorde VHCSAGIGRTG ('n volgorde tipies van PTP's). [37] Soos met alle PTP's is 'n aantal aminosuurstrukture noodsaaklik vir hul funksie: behoue ​​sisteïen-, arginien- en glutamienaminosure, en 'n lus gemaak van triptofaan-, prolien- en aspartaataminosure (WPD-lus). [37] Wanneer SHP-1 onaktief is, is die SH2-domeine in wisselwerking met die katalitiese domein, en dus is die fosfatase nie in staat om te funksioneer nie. [37] Wanneer SHP-1 egter geaktiveer word, beweeg die SH2-domeine weg van die katalitiese domein, wat die katalitiese terrein blootstel en dus fosfatase-aktiwiteit toelaat. [37] SHP-1 is dan in staat om fosfaatgroepe te bind en te verwyder van die JAK's wat met reseptore geassosieer word, wat die transfosforilering wat nodig is vir die seinpad om te vorder, voorkom.

Een voorbeeld hiervan word gesien in die JAK-STAT seinweg wat deur die eritropoïetienreseptor (EpoR) bemiddel word. Hier bind SHP-1 direk aan 'n tirosienresidu (by posisie 429) op EpoR en verwyder fosfaatgroepe van die reseptor-geassosieerde JAK2. [38] Die vermoë van SHP-1 om die JAK-STAT-weg negatief te reguleer is ook gesien in eksperimente met muise wat nie SHP-1 het nie. [39] Hierdie muise ervaar kenmerke van outo-immuun siektes en toon hoë vlakke van selproliferasie, wat tipiese kenmerke is van 'n abnormaal hoë vlak van JAK-STAT sein. [39] Boonop is die byvoeging van metielgroepe by die SHP-1-geen (wat die hoeveelheid SHP-1 wat geproduseer word verminder) aan limfoom ('n tipe bloedkanker) gekoppel. [40]

SHP-1 kan egter ook JAK-STAT-seine bevorder. 'n Studie in 1997 het bevind dat SHP-1 moontlik hoër hoeveelhede STAT-aktivering toelaat, in teenstelling met die vermindering van STAT-aktiwiteit. [41] 'n Gedetailleerde molekulêre begrip vir hoe SHP-1 beide die seinweg kan aktiveer en inhibeer, is nog onbekend. [35]

    . SHP-2 het 'n baie soortgelyke struktuur as SHP-1, maar anders as SHP-1 word SHP-2 in baie verskillende seltipes geproduseer - nie net bloedselle nie. [42] Mense het twee SHP-2-proteïene wat elk uit 593 en 597 aminosure bestaan. [37] Die SH2-domeine van SHP-2 blyk 'n belangrike rol te speel in die beheer van die aktiwiteit van SHP-2. Een van die SH2-domeine bind aan die katalitiese domein van SHP-2, om te verhoed dat SHP-2 funksioneer. [35] Dan, wanneer 'n proteïen met 'n gefosforileerde tirosien bind, verander die SH2-domein van oriëntasie en word SHP-2 geaktiveer. [35] SHP-2 is dan in staat om fosfaatgroepe van JAK's, STAT's en die reseptore self te verwyder - kan dus, soos SHP-1, die fosforilering voorkom wat nodig is vir die pad om voort te gaan, en dus JAK-STAT-seine inhibeer. Soos SHP-1, is SHP-2 in staat om hierdie fosfaatgroepe te verwyder deur die werking van die bewaarde sisteïen-, arginien-, glutamien- en WPD-lus. [37]

Negatiewe regulering deur SHP-2 is in 'n aantal eksperimente gerapporteer - een voorbeeld was wanneer JAK1/STAT1-seine ondersoek is, waar SHP-2 in staat is om fosfaatgroepe van proteïene in die pad, soos STAT1, te verwyder. [43] Op 'n soortgelyke wyse is daar ook getoon dat SHP-2 seine wat STAT3- en STAT5-proteïene behels, verminder deur fosfaatgroepe te verwyder. [44] [45]

Soos SHP-1, word ook geglo dat SHP-2 JAK-STAT-sein in sommige gevalle bevorder, sowel as om sein te inhibeer. Byvoorbeeld, een studie dui aan dat SHP-2 STAT5-aktiwiteit kan bevorder in plaas daarvan om dit te verminder. [46] Ander studies stel ook voor dat SHP-2 JAK2-aktiwiteit kan verhoog, en JAK2/STAT5-sein kan bevorder. [47] Dit is nog onbekend hoe SHP2 beide JAK-STAT-sein in die JAK2/STAT5-weg kan inhibeer en bevorder. Een teorie is dat SHP-2 aktivering van JAK2 kan bevorder, maar STAT5 inhibeer deur fosfaatgroepe daaruit te verwyder. [35]

    . CD45 word hoofsaaklik in bloedselle geproduseer. [4] By mense is getoon dat dit op JAK1 en JAK3 kan optree, [48] terwyl CD45 in muise in staat is om op alle JAK's op te tree. [49] Een studie dui aan dat CD45 die hoeveelheid tyd wat JAK-STAT sein aktief is, kan verminder. [49] Die presiese besonderhede van hoe CD45 funksioneer is nog onbekend. [35]

Onderdrukkers van sitokiensein (SOCS) Edit

Daar is agt proteïenlede van die SOCS-familie: sitokien-induseerbare SH2-domeinbevattende proteïen (CISH), SOCS1, SOCS2, SOCS3, SOCS4, SOCS5, SOCS6 en SOCS7, elke proteïen het 'n SH2-domein en 'n 40-aminosuur streek genoem die SOCS-boks. [50] Die SOCS-boks kan met 'n aantal proteïene in wisselwerking tree om 'n proteïenkompleks te vorm, en hierdie kompleks kan dan die afbreek van JAK's en die reseptore self veroorsaak, en dus JAK-STAT-sein inhibeer. [4] Die proteïenkompleks doen dit deur toe te laat dat 'n merker genaamd ubiquitin by proteïene gevoeg word, in 'n proses genaamd ubiquitination, wat aandui dat 'n proteïen afgebreek moet word. [51] Die proteïene, soos JAK's en die reseptore, word dan vervoer na 'n kompartement in die sel wat die proteasoom genoem word, wat proteïenafbraak uitvoer. [51]

SOCS kan ook funksioneer deur te bind aan proteïene wat betrokke is by JAK-STAT sein en hul aktiwiteit te blokkeer. Byvoorbeeld, die SH2-domein van SOCS1 bind aan 'n tirosien in die aktiveringslus van JAK's, wat verhoed dat JAK's mekaar fosforileer. [4] Die SH2-domeine van SOCS2, SOCS3 en CIS bind direk aan reseptore self. [51] SOCS1 en SOCS3 kan ook JAK-STAT-seine voorkom deur aan JAK's te bind, deur gebruik te maak van segmente wat kinase-inhiberende streke (KIR's) genoem word en om JAK's te stop om aan ander proteïene te bind. [52] Die presiese besonderhede van hoe ander SOCS funksioneer word minder verstaan. [4]

Reguleerder Positiewe of Negatiewe regulering Funksie
PTP's SHP-1 en SHP-2: Negatief, maar kan ook positief wees. CD45, PTP1B, TC-PTP: Negatief Verwyder fosfaatgroepe van reseptore, JAK's en STAT's
SOCS Negatief SOCS1 en SOCS3 blokkeer JAK se aktiewe werwe deur KIR-domeine te gebruik. SOCS2, SOCS3 en CIS kan reseptore bind. SOCS1 en SOCS3 kan JAK's en reseptor vir degradasie sein.
PIAS Negatief Voeg SUMO-groep by STAT's om STAT-aktiwiteit te inhibeer. Werf histoon deacetilases om geenuitdrukking te verlaag. Voorkom dat STAT'e aan DNA bind.

Aangesien die JAK-STAT-weg 'n groot rol speel in baie fundamentele prosesse, soos apoptose en inflammasie, kan disfunksionele proteïene in die pad tot 'n aantal siektes lei. Byvoorbeeld, veranderinge in JAK-STAT-sein kan lei tot kanker en siektes wat die immuunstelsel beïnvloed, soos ernstige gekombineerde immuniteitsgebrekversteuring (SCID). [53]

Immuunstelselverwante siektes Edit

JAK3 kan gebruik word vir die sein van IL-2, IL-4, IL-15 en IL-21 (asook ander sitokiene), daarom ervaar pasiënte met mutasies in die JAK3-geen dikwels probleme wat baie aspekte van die immuunstelsel beïnvloed. [54] [55] Byvoorbeeld, nie-funksionele JAK3 veroorsaak SCID, wat daartoe lei dat pasiënte geen NK-selle, B-selle of T-selle het nie, en dit sal SCID-individue vatbaar maak vir infeksie. [55] Daar is getoon dat mutasies van die STAT5-proteïen, wat met JAK3 kan sein, tot outo-immuunafwykings lei. [56]

Daar is voorgestel dat pasiënte met mutasies in STAT1 en STAT2 dikwels meer geneig is om infeksies van bakterieë en virusse te ontwikkel. [57] Ook, STAT4 mutasies is geassosieer met rumatoïede artritis, en STAT6 mutasies is gekoppel aan asma. [58] [59]

Pasiënte met 'n foutiewe JAK-STAT seinweg kan ook velafwykings ervaar. Byvoorbeeld, nie-funksionele sitokienreseptore, en ooruitdrukking van STAT3 is albei geassosieer met psoriase ('n outo-immuun siekte wat verband hou met rooi, skilferige vel). [55] STAT3 speel 'n belangrike rol in psoriase, aangesien STAT3 die produksie van IL-23-reseptore kan beheer, en IL-23 die ontwikkeling van Th17-selle kan help, en Th17-selle kan psoriase veroorsaak. [60] Ook, aangesien baie sitokiene deur die STAT3-transkripsiefaktor funksioneer, speel STAT3 'n beduidende rol in die handhawing van velimmuniteit. [55] Daarbenewens, omdat pasiënte met JAK3-geenmutasies geen funksionele T-selle, B-selle of NK-selle het nie, sal hulle meer geneig wees om velinfeksies te ontwikkel.

Kanker wysig

Kanker behels abnormale en onbeheerbare selgroei in 'n deel van die liggaam. Daarom, aangesien JAK-STAT-sein die transkripsie van gene betrokke by seldeling kan toelaat, is kankervorming een potensiële effek van oormatige JAK-STAT-sein. Hoë vlakke van STAT-aktivering is veral met kanker geassosieer, hoë hoeveelhede STAT3- en STAT5-aktivering is meestal gekoppel aan gevaarliker gewasse. [61] Byvoorbeeld, te veel STAT3-aktiwiteit is geassosieer met die verhoging van die waarskynlikheid dat melanoom (velkanker) terugkeer na behandeling en abnormaal hoë vlakke van STAT5-aktiwiteit is gekoppel aan 'n groter waarskynlikheid van pasiëntsterfte as gevolg van prostaatkanker. [62] [61] Veranderde JAK-STAT-sein kan ook betrokke wees by die ontwikkeling van borskanker. JAK-STAT-sein in melkkliere (geleë binne borste) kan seldeling bevorder en sel-apoptose tydens swangerskap en puberteit verminder, en dus as dit oormatig geaktiveer word, kan kanker vorm. [63] Hoë STAT3-aktiwiteit speel 'n groot rol in hierdie proses, aangesien dit die transkripsie van gene soos bv. BCL2 en c-Myc, wat betrokke is by seldeling. [63]

Mutasies in JAK2 kan lei tot leukemie en limfoom. [6] Spesifiek, mutasies in eksons 12, 13, 14 en 15 van die JAK2-geen word voorgestel as 'n risikofaktor in die ontwikkeling van limfoom of leukemie. [6] Boonop kan gemuteerde STAT3 en STAT5 JAK-STAT sein in NK- en T-selle verhoog, wat baie hoë proliferasie van hierdie selle bevorder, en die waarskynlikheid verhoog om leukemie te ontwikkel. [63] Ook, 'n JAK-STAT seinweg bemiddel deur eritropoïetien (EPO), wat gewoonlik die ontwikkeling van rooibloedselle toelaat, kan verander word in pasiënte met leukemie. [64]

Behandelings Wysig

Aangesien oormatige JAK-STAT-sein vir sommige kankers en immuunafwykings verantwoordelik is, is JAK-inhibeerders as middels vir terapie voorgestel. Byvoorbeeld, om sommige vorme van leukemie te behandel, kan die teiken en inhibering van JAK's die effekte van EPO-sein uitskakel en dalk die ontwikkeling van leukemie voorkom. [64] Een voorbeeld van 'n JAK-inhibeermiddel is Ruxolitinib, wat as 'n JAK2-remmer gebruik word. [61] STAT-inhibeerders word ook ontwikkel, en baie van die inhibeerders teiken STAT3. [63] Daar is gerapporteer dat terapieë wat STAT3 teiken die oorlewing van pasiënte met kanker kan verbeter. [63] Nog 'n middel, genaamd Tofacitinib, is gebruik vir die behandeling van psoriase en rumatoïede artritis, en is onlangs goedgekeur vir behandeling van Crohn se siekte en ulseratiewe kolitis. [53]


Beeldvorming en spektroskopiese ontleding van lewende selle

Xin Zhou,. Jin Zhang, in Methods in Enzymology, 2012

3.1.1 Inleiding

Proteïenkinases is ensieme wat die oordrag van die γ-fosfaat van ATP na die proteïensubstrate kataliseer en sodoende hul funksies verander. Hierdie seinensieme speel 'n kritieke en komplekse rol in die regulering van sellulêre seintransduksie aangesien hulle veelvuldige intrasellulêre prosesse soos glikogeensintese, hormoonreaksies en ioonvervoer orkestreer. Baie seinkaskades wat proteïenkinases behels vereis dinamiese beheer en ruimtelike kompartementalisering van kinase-aktiwiteit, wat deurlopend in verskillende kompartemente en seinmikrodomeine in lewende selle nagespoor moet word, maar tradisionele metodes om proteïenkinase-aktiwiteit te bestudeer, verskaf slegs statiese en beperkte momentopnames van seingebeurtenisse en versuim om die dinamiese veranderinge van kinase-aktiwiteit vas te vang. Aan die ander kant bied geneties enkodeerbare FRET-gebaseerde biosensors 'n veelsydige en kragtige benadering om die tydruimtelike patrone van kinase-sein te verduidelik.


FOSFORILERING - (19/11/2006)

Gestel die grootte is 57 KD, dan sal fosforilering min of geen effek hê op die posisie van die band op 'n SDS PAGE-gel nie. SDS lineariseer die proteïen en maak die elektroforese in wese onafhanklik van lading, en fosforilering verander die molekulêre gewig van so 'n groot proteïen met slegs 'n baie klein hoeveelheid.

dit hang af van die omvang van fosforilering ongeveer 12 mol Pi per mol proteïen maak 'n verskuiwing van ongeveer 1 kDa daar is vraestelle waar wetenskaplikes outofosforilasievorme van kinases met 1 tot 2 kDa in toepaslike SDS-stelsels onderskei, baie proteïene is meervoudig fosforileerbaar selfs by nie- gedokumenteerde fosforileringsplekke

As jy 'n lang sds-bladsy gel gebruik en teenliggaampies teen gefosforileerde en ongefosforileerde vorm van die proteïen gebruik, behoort jy die twee vorms op die klad te kan sien. Maar wanneer ek probeer om gefosforileerde en ongefosforileerde Rb op die westelike klad te onderskei, kry ek meer as twee bande.

As jy 'n lang sds-bladsy gel gebruik en teenliggaampies teen gefosforileerde en ongefosforileerde vorm van die proteïen gebruik, behoort jy die twee vorms op die klad te kan sien. Maar wanneer ek probeer om gefosforileerde en ongefosforileerde Rb op die westelike klad te onderskei, kry ek meer as twee bande.

baie indien nie die meeste proteïene is meervoudig gefosforileerd in SDS slegs S/T en Y-fosforilerings is stabiel elke S/T of Y is 'n potensiële fosforileringsplek al is dit gedokumenteer as 'n egte fosforileringsplek of nie

dus kan veelvuldige bande verskillende toestande/grade van fosforilering verteenwoordig

as jy regtig belangstel in graad van fosforilering, probeer om pI en fosforilering te korreleer as jy die inheemse pI ken

deesdae probeer ek uitvind hoe mense aan een proteïen waaraan ek werk toeken wat 'n molekulêre gewig van 62KDa het, en 'n maksimum van drie fosforileringsplekke, 'n 72KDa-vorm om sy gefosforileerde vorm te wees. Ek probeer bewys dat dit nie sy gefosforileerde vorm is bloot omdat dit nie !! kan wees nie

! so aan jou kan ongefosforileerde en gefosforileerde proteïene (maksimum van drie plekke) nie op eenvoudige 1D SDS-BLADSY onderskei word nie.

ja
deur die spesifieke teenliggaampie vir u fosforileringsplekke te gebruik.

! so aan jou kan ongefosforileerde en gefosforileerde proteïene (maksimum van drie plekke) nie op eenvoudige 1D SDS-BLADSY onderskei word nie.


Binding Inisieer 'n seinpad

Nadat die ligand aan die seloppervlakreseptor gebind het, begin die aktivering van die reseptor se intrasellulêre komponente 'n ketting van gebeure wat 'n seinweg of 'n seinkaskade genoem word. In 'n seinweg tree tweede boodskappers, ensieme en geaktiveerde proteïene in wisselwerking met spesifieke proteïene, wat op hul beurt geaktiveer word in 'n kettingreaksie wat uiteindelik lei tot 'n verandering in die sel se omgewing (Figuur (PageIndex<1>)). Die gebeure in die kaskade vind plaas in 'n reeks, baie soos 'n stroom wat in 'n rivier vloei. Interaksies wat voor 'n sekere punt plaasvind, word gedefinieer as stroomopgebeure, en gebeurtenisse na daardie punt word stroomafgebeure genoem.

Kunsverbinding Figuur (PageIndex<1>): Die epidermale groeifaktor (EGF)-reseptor (EGFR) is 'n reseptor-tirosienkinase wat betrokke is by die regulering van selgroei, wondgenesing en weefselherstel. Wanneer EGF aan die EGFR bind, veroorsaak 'n kaskade van stroomaf gebeure die sel om te groei en te verdeel. As EGFR op onvanpaste tye geaktiveer word, kan onbeheerde selgroei (kanker) voorkom.

In sekere kankers word die GTPase-aktiwiteit van die RAS G-proteïen geïnhibeer. Dit beteken dat die RAS-proteïen nie meer GTP in BBP kan hidroliseer nie. Watter effek sou dit op stroomaf sellulêre gebeure hê?

Seinpaaie kan baie vinnig baie ingewikkeld raak omdat die meeste sellulêre proteïene verskillende stroomafgebeure kan beïnvloed, afhangende van die toestande binne die sel. 'n Enkele pad kan na verskillende eindpunte vertak, gebaseer op die wisselwerking tussen twee of meer seinpaaie, en dieselfde ligande word dikwels gebruik om verskillende seine in verskillende seltipes te inisieer. Hierdie variasie in reaksie is te wyte aan verskille in proteïenuitdrukking in verskillende seltipes. Nog 'n kompliserende element is seinintegrasie van die weë, waarin seine van twee of meer verskillende sel-oppervlak reseptore saamsmelt om dieselfde reaksie in die sel te aktiveer. Hierdie proses kan verseker dat daar aan verskeie eksterne vereistes voldoen word voordat 'n sel hom tot 'n spesifieke reaksie verbind.

Die effekte van ekstrasellulêre seine kan ook deur ensiematiese kaskades versterk word. By die aanvang van die sein bind 'n enkele ligand aan 'n enkele reseptor. Aktivering van 'n reseptor-gekoppelde ensiem kan egter baie kopieë van 'n komponent van die seinkaskade aktiveer, wat die sein versterk.


7 Maniere om proteïenfosforilering te bestudeer

2%) deur 'n kinase en verwyder deur 'n fosfatase (Figuur 1). [1] Fosforilering by ander aminosure is ook aangemeld. [2] Fosforilering kan proteïenstruktuur, funksie en interaksies verander. As sodanig speel fosforilering 'n kritieke rol in feitlik alle sellulêre prosesse in homeostase en siekte, insluitend seintransduksie, selsiklus, differensiasie, proliferasie, metabolisme, beweeglikheid en dood. [3,4] Dit is belangrik dat fosforilering by verskillende residue verskillende uitkomste kan veroorsaak. Byvoorbeeld, RAF1 is 'n kinase sentraal tot die MAPK-weg wat geaktiveer word wanneer dit gefosforileer word by serien (S) of treonien (T) residue S259, S338, S340/341, T491 of S494. [5,6] Fosforilering by S289/296/301 lei egter tot die inhibisie van RAF1 kinase-aktiwiteit. [7] Om die spesifieke plekke en vlak van fosforilering te verstaan ​​is uiters belangrik om selsein en fenotipe te verstaan. In hierdie blog word sewe navorsingsinstrumente vir die bestudering van proteïenfosforilering bespreek en vergelyk.

Figuur 1. Byvoeging en verwydering van proteïenfosforilering via kinases en fosfatases.

Navorsingsmetodes

Natrium Dodecyl Sulfaat Polyacrylamide Gel Elektroforese (SDS-PAGE)

Proteïene in 'n monster - dikwels sel- of weefsellisate - word eers volgens grootte geskei deur SDS-PAGE te gebruik. Dit is moontlik omdat die negatief-gelaaide SDS in die buffer en gel 'n negatiewe lading op alle aminosure eenvormig toepas, wat die skeiding van die proteïene in 'n elektriese veld moontlik maak gebaseer op grootte eerder as deur hul unieke aminosuurinhoud en lading (Figuur 2A) ). [8] Proteïene kan dan gevisualiseer word met Coomassie blou of silwer kleuring. Veral, SDS-PAGE met Coomassie blou of silwer kleuring kan gebruik word om op te spoor sommige fosforileringsgebeure wat veroorsaak dat proteïene stadiger migreer as hul ongefosforileerde eweknieë. 'n Duidelike nadeel van hierdie benadering is dat migrasieverskuiwings as gevolg van ander faktore (bv. glikosilering) nie uitgeskakel kan word nie. Aangesien alle proteïene met hierdie benadering gekleur sal word, word die ontleding van gesuiwerde proteïene hoofsaaklik uitgevoer. Om die toepaslike kontroles in te sluit is 'n belangrike oorweging (sien “Eksperimentele kontroles”-kassie).

Figuur 2. Western blotting-prosedure om gefosforileerde proteïene op te spoor. A) Proteïene word geskei via SDS-PAGE waar baan 1 = proteïenleer, baan 2 = ongefosforileerde proteïen, en baan 3 = gefosforileerde proteïen. B) Proteïene word via spanning na 'n membraan oorgedra. C) Die membraan word geïnkubeer met 'n teenliggaam spesifiek vir die gefosforileerde plek-van-belang en dan 'n HRP-gekonjugeerde sekondêre teenliggaam. D) Nadat 'n HRP-substraat bygevoeg is, word teenliggaambinding (teen die band wat die gefosforileerde proteïen verteenwoordig) deur middel van chemiluminesensie opgespoor.
Eksperimentele kontroles

Om die regte kontroles in te sluit is noodsaaklik vir elke goed uitgevoer eksperiment, en fosforilering studies verskil nie. Belangrike kontroles om te oorweeg sluit in:

  • Uitdrukkingsvlak van 'n huishoudelike geen (bv. GAPDH, beta-aktien) om te verseker dat dieselfde hoeveelheid proteïen by elke put van 'n SDS-PAGE-gel gevoeg word (laaibeheer vir western blotting).
  • Uitdrukkingsvlak van die totale proteïen (d.w.s. beide gefosforileerde en ongefosforileerde proteïen). Dit sal help om te bepaal of proteïen fosforilering of uitdrukking van die proteïen word op- of af-gereguleer.
  • Gefosforileerde peptied of proteïen met fosforilering op 'n spesifieke plek (positiewe beheer). Peptiede kan chemies gesintetiseer word. Gefosforileerde proteïene kan verkry word 1) met in vitro fosforilering deur 'n kinase met bekende aktiwiteit met die proteïen-van-belang te meng, of 2) deur selle te stimuleer met 'n bekende effek op die proteïen-van-belang.
  • Ongefosforileerde peptied of proteïen (negatiewe beheer). In vitro kinase-toetse kan óf sonder ATP uitgevoer word óf die gefosforileerde proteïene kan gedefosforileer word met behulp van fosfatases, soos lambda-proteïenfosfatase. Vir selkultuur eksperimente kan 'n ongefosforileerde kontrole verkry word met selle wat 1) nie gestimuleer is nie of 2) met 'n spesifieke kinase inhibeerder behandel is.
  • Ongemerkte selle om poortparameters te bepaal (negatiewe beheer vir vloeisitometrie)
  • Isotipe beheer om hekparameters te bepaal. 'n Isotipe beheer is 'n teenliggaam met dieselfde fluorofoor, maar nie spesifiek vir die proteïen van belang nie (negatiewe beheer vir vloeisitometrie)

Neem asseblief kennis dat die tipes kontroles kan verskil op grond van die navorsingsinstrument wat gebruik word. Bykomende kontroles wat nie hierbo gelys is nie, mag nodig wees.

'n Meer tradisionele benadering om gefosforileerde proteïene op te spoor met behulp van SDS-PAGE gebruik radio-gemerkte ATP tydens kinase reaksies. Die gefosforileerde proteïen word dan opgespoor via sy geïnkorporeerde radio-gemerkte ATP met outoradiografie, fluorografie of fosforbeelding. [8] Anders as Coomassie- of silwerkleuring, maak die gebruik van radio-gemerkte ATP die spesifieke opsporing van ongesuiwerde gefosforileerde proteïene moontlik. Ongelukkig is die radioaktiewe etiket dalk nie vatbaar vir alle fosforileringsgebeure nie en hou dit gesondheidsgevare in. Alternatiewe vir die gebruik van radio-gemerkte ATP om gefosforileerde proteïene op te spoor, sluit in kleuring met metielgroen na hidrolise van fosfoesterbinding, die gebruik van 'n fluoresserende kleurstof wat spesifiek aan fosforielgroepe bind (bv. Pro-Q Diamond), of die gebruik van metaalchelering om 'n kleurstof aan die fosforielgroep.[9] Byvoorbeeld, Phos-Tag ™ is 'n dinukleêre metaalkompleks wat sterk aan die fosforielgroep bind by neutrale pH. [10] Phos-Tag ™ word vooraf in 'n jel vervaardig en inhibeer die migrasie van gefosforileerde proteïene aansienlik, ongeag die fosforileringsplek. Dus, enige fosforilering sal lei tot 'n stadiger migrasie as die ongefosforileerde proteïen, en 'n proteïen met verskeie fosforileringsgebeure kan lei tot veelvuldige bande wat maklik van mekaar onderskei kan word. Gesuiwerde proteïene kan met behulp van Coomassie- of silwerkleuring ontleed word, terwyl ongesuiwerde proteïene met western blotting ontleed kan word (sien volgende afdeling). Phos-Tag ™ kan saam met ander toepassings (bv. Western blotting, massaspektrometrie) gebruik word om gefosforileerde proteïene op te spoor.

Relatiewe verskille in bandintensiteite oor verskillende monsterbehandelings met SDS-PAGE word met die oog vergelyk, maar densitometriese sein kan onttrek word om semi-kwantitatiewe data te verkry. Kwantitatiewe data is moontlik met SDS-PAGE-analise wat 'n standaardkurwe gebruik, maar word gewoonlik nie uitgevoer nie. [11]