Icke-katalytisk tyrosin-fosforylerad receptor
Icke-katalytiska tyrosin-fosforylerade receptorer ( NTR ), även kallade immunoreceptorer eller Src-familjen kinasberoende receptorer, är en grupp av cellytreceptorer uttryckta av leukocyter som är viktiga för cellmigrering och igenkänning av onormala celler eller strukturer och initiering av ett immunsvar. Dessa transmembranreceptorer är inte grupperade i NTR-familjen baserat på sekvenshomologi , utan eftersom de delar en konserverad signalväg som använder samma signalmotiv. En signalkaskad initieras när receptorerna binder sin respektive ligand vilket resulterar i cellaktivering. För att tyrosinrester i receptorernas cytoplasmatiska svans måste fosforyleras, därför hänvisas receptorerna till som tyrosin-fosforylerade receptorer. De kallas icke-katalytiska receptorer, eftersom receptorerna inte har någon inneboende tyrosinkinasaktivitet och inte kan fosforylera sina egna tyrosinrester. Fosforylering medieras av ytterligare rekryterade kinaser. En framträdande medlem av denna receptorfamilj är T-cellsreceptorn .
Funktioner och klassificering
Medlemmar av den icke-katalytiska tyrosin-fosforylerade receptorfamiljen delar ett par gemensamma egenskaper. Den mest framträdande egenskapen är närvaron av konserverade signalmotiv som innehåller tyrosinrester, såsom immunoreceptortyrosinbaserade aktiveringsmotiv (ITAMs), i receptorernas cytoplasmatiska svans. Receptorns signalväg initieras av ligandbindning till receptorns extracellulära domäner. fosforyleras tyrosinresterna i signalmotiven av membranassocierade tyrosinkinaser . Receptorerna själva har ingen inneboende tyrosinkinasaktivitet. De fosforylerade NTR:erna initierar i sin tur en specifik intracellulär signaleringskaskader . Signaleringskaskaden nedregleras av defosforylering av proteintyrosinfosfataser . Ytterligare egenskaper hos receptorfamiljen är en ganska liten (< 20 nm) extracellulär domän och bindningen till ligander som är förankrade till fasta ytor eller membran hos andra celler. NTR uttrycks uteslutande i leukocyter.
Baserat på dessa egenskaper har cirka 100 distinkta NTR:er identifierats. Tabellen nedan listar olika klasser av NTR. Medlemmar av en klass har en hög sekvenshomologi och delar vanligtvis samma genlokus .
| Familj | Ligander | Exempel |
|---|---|---|
| Antigenreceptorer som finns på T-celler och B-celler ( T-cellsreceptor och B-cellsreceptor ) | MHC klass I eller II laddad med peptid för T-cellsreceptorer, lösliga eller ytantigener för B-cellsreceptor | TCR BCR |
| C-typ lektindomänfamilj | Glykaner , Actin , MHC klass I | Dektin-1 , NKG2, BDCA2 |
| CD300 familj | Okänd | CD300A |
| Klassisk Fc- receptorfamilj | Fc-region av antikropp | FcyRI , FcyRII |
| Fc-receptorliknande familj | Okänd | FCRL1 |
| KIR familj | MHC klass 1 | KIR2DL1 , KIR3DL2 , KIR2DS1 |
| LILR familj | MHC klass 1 | LILRB4 |
| Naturlig cytotoxicitetsutlösande receptor (NCR) familj | Virala hemagglutininer , heparansulfatproteoglykaner , aktiveringsinducerat lektin av C-typ | NKp44 , NKp46 , NKp30 |
| Paired immunoglobulin-like receptor (PILR) familj | PILR-associerande neuralt protein (PANP), HSV-1 glykoprotein B | PILRA , PILRB |
| SIGLEC familj | Endogena och patogen-härledda sialylerade glykaner | SIGLEC1 , SIGLEC8 , SIGLEC7 , SIGLEC2 |
| CD28 familj | B7 familj av membranproteiner | CD28 , CTLA-4 , ICOS , BTLA |
| CD200R-familjen | CD200 | CD200R1 , CD5 , CD6 |
| Signal-regulatory protein (SIRP) familj | CD47 , ytaktiva proteiner, t.ex. SPA1 | SIRPa |
| Signalerande lymfocytisk aktiveringsmolekyl (SLAM) familj | Homofil (binder SLAM familjemedlemmar), CD48 | SLAMF1 , SLAMF3 |
| Kollagenreceptorer | Kollagen | LAIR1 OSCAR GPVI |
Strukturera
NTR är transmembranglykoproteiner med typiskt små ektodomäner på 6 till 10 nm. NTR:er har antingen en N-terminal eller C-terminal ektodomän. Ektodomäner har en hög sekvensdiversitet mellan medlemmarna. Många NTR har en ostrukturerad intracellulär domän som innehåller tyrosinrester som kan fosforyleras av tyrosinkinaser. Vissa receptorer i denna familj saknar emellertid en cytoplasmatisk svans och associeras därför med adapterproteiner som innehåller samma tyrosinrester. Adapterproteiner associerar till sina respektive NTR genom sina transmembranspiraler som bär motsatt laddade rester. De cytoplasmatiska domänerna innehåller inte någon inneboende tyrosinkinasaktivitet.
Bevarade tyrosinhaltiga motiv
Tyrosinrester av NTRs förekommer mestadels i konserverade aminosyramotiv med definierade sekvenssignaturer som definierar om receptorn spelar en aktivator eller hämmande roll i cellen. Dessa motiv tillåter bindning av proteiner som innehåller en SH2-domän . Motiv är inneboende eller i de associerade adaptersubenheterna. Immunoreceptortyrosinbaserade aktiveringsmotiv (ITAM) är korta aminosyrasekvenser som innehåller två tyrosinrester (Y) ordnade som Yxx(L/I)x6-8Yxx(L/I), där L och I indikerar leucin- respektive isoleucinrest ( enligt aminosyraförkortningar), x betecknar vilka aminosyror som helst, en subscribe 6-8 indikerar en sekvens av 6 till 8 aminosyror långa. ITAMs rekryterar aktiverande kinaser till NTR. Hämmande signaler transduceras av immunoreceptortyrosinbaserade hämmande motiv (ITIM) av signaturen (S/I/V/L)xYxx(I/V/L), binder till cytoplasmatiska tyrosinfosfataser. Immunoreceptortyrosinbaserade switchmotiv (ITSM) med signaturen TxYxx(I/V) kan inducera både aktivator- och inhiberande signaler. Dessa motiv är begränsade till SLAM-familjens receptorer. Slutligen har Immunoglobulin Tail Tyrosine Motivs (ITTM) med en YxNM-signatur visat sig ha en samstimulerande effekt.
Signaleringsväg
Biofysik för receptor-ligandbindning
Signaleringsvägen för en NTR induceras vid bindning till dess respektive ligand. NTR, som de definieras, har en kort ektodomän (5 - 10 nm) och binder till ytförankrade ligander. För att bindning ska kunna äga rum måste leukocytens membran komma i nära anslutning till ytan med liganden. Receptor-ligandkomplexet, när det väl är bundet, spänner över en dimension av cirka 10-16 nm. Ektodomäner av andra ytmolekyler kan vara mycket större (upp till 50 nm), därför måste membranet böjas mot liganden, vilket introducerar spänning i membranet. Dessutom kan stora dragkrafter verka på komplexet, förändrande dissociationshastigheter av komplexet.
Receptor triggande
NTR-utlösning, det initiala steget av NTR-signalvägen, involverar fosforylering av tyrosinresterna i den cytoplasmatiska domänen av receptorn eller det associerade adapterproteinet. När de väl är fosforylerade rekryterar dessa rester ytterligare signalproteiner. Fosforylering av tyrosinresterna utförs av membranförankrade kinaser från Src-familjen (SFK) (t.ex. Lck , Fyn , Lyn , Blk ), medan receptorproteintyrosinfosfataser (RPTP) (t.ex. CD45 , CD148) medierar defosforyleringen av samma rester. SFK och RPTP är konstitutivt aktiva. I ett outlöst tillstånd dominerar aktiviteten av fosfataser, vilket håller NTRs i ett ofosforylerat tillstånd och förhindrar därmed signalinitiering. Det har visats att hämning av tyrosinfosfataser inducerar fosforylering i NTR och signalering även utan ligandbindning. Det antas därför att en störning av SFK- och RPTP-balansen på grund av ligandbindning, vilket leder till starkare kinasaktivitet och därmed ackumulering av fosforylerade tyrosinrester, behövs för initiering av nedströmssignalering.
Olika mekanismer för hur balansen störs vid ligandbindning har föreslagits. Den inducerade närhets- eller aggregeringsmodellen antyder att flera receptorer aggregerar vid receptor-ligandbindning. SFK har flera fosforyleringsställen som reglerar deras katalytiska aktivitet. Om kinaset är associerat med en NTR, bringar aggregering två eller flera SFK i närheten, vilket gör att de kan fosforylera varandra. På grund av receptoraggregation aktiveras därför SFK, vilket leder till högre kinasaktivitet och ökad NTR-fosforylering. Bevis för denna modell ges av matematiska modeller och ett experiment där artificiellt tvärbindande NTR ledde till signalinduktion. Det finns dock inte tillräckligt med bevis för att receptoraggregation sker in vivo.
Enligt konformationsförändringsmodellen inducerar bindning av en ligand en konformationsförändring i receptorn så att den cytosoliska domänen blir tillgänglig för kinaser. Således är fosforylering endast möjlig när receptorn är bunden till en ligand. Strukturella studier har dock misslyckats med att visa konformationsförändringar.
Den kinetiska segregationsmodellen föreslår att RPTP är fysiskt uteslutna från NTR-ligandbindande regioner. Ektodomäner av RPTP: er är mycket större jämfört med NTR:er och SFK:er. Interaktionen mellan ligand och receptor bringar membranen i nära kontakt, och gapet mellan membranen är för smalt för att membranproteiner med stora ektodomäner ska diffundera in i regionen. Detta ökar förhållandet mellan SFK jämfört med RPTP i regionen som omger receptor-ligandkomplexet. Varje icke-bunden NTR skulle diffundera ut ur dessa regioner för snabbt för att inducera en nedströmssignal. Bevis för denna modell ges av observationen att i T-celler segregerar fosfataserna CD45 och CD148 från T-cellsreceptorn vid ligandbindning. Det visades också att trunkering av fosfatas-ektodomäner såväl som förlängningen av ligandektodomäner minskar segregationen och hämmar NTR-utlösande. Liknande fynd har rapporterats för NK-cellsreceptorer , CD28-familjens receptorer, Dectin -1 .
Nedströms signalväg
Fosforylerade tyrosinrester i cytoplasmatiska svansar av NTRs fungerar som dockningsställen för SH2-domäner av cytosoliska signalproteiner. När de väl är bundna till NTR aktiveras de genom fosforylering och kan sprida signalen. Huruvida en receptor fungerar som en inhibitor eller aktivator beror på de konserverade tyrosininnehållande motiven som finns i dess cytoplasmatiska domän. Aktivatoriska motiv (ITAMs) binder kinaser, såsom Syk-familjens kinaser (t.ex. ZAP70 för T-cellsreceptor) som fosforylerar en rad substrat och därigenom inducerar en signalkaskad som leder till aktiveringen av leukocyten. Hämmande motiv (ITIM) å andra sidan rekryterar de cytoplasmatiska tyrosinfosfaterna SHP1 , SHP2 och fosfatidylinositolfosfataset SHIP-1. Fosfataserna kan dämpa signalen genom att defosforylera ett brett spektrum av signalmolekyler.
Signalintegration från flera NTR:er
Vid varje given tidpunkt kan flera NTR-typer vara engagerade med sina receptiva ligander, vilket inducerar aktiverande, samstimulerande såväl som hämmande signaler. Leukocyternas funktionella svar beror på integreringen av signalerna.