Una tirosina quinasa no receptora ( nRTK ) es una enzima citosólica que se encarga de catalizar la transferencia de un grupo fosfato desde un donante de trifosfato de nucleósido , como el ATP , a residuos de tirosina en proteínas . Las tirosina quinasas no receptoras son un subgrupo de la familia de proteínas tirosina quinasas , enzimas que pueden transferir el grupo fosfato del ATP a un residuo de tirosina de una proteína (fosforilación). Estas enzimas regulan muchas funciones celulares activando o desactivando otras enzimas en una célula.
A diferencia de las tirosina quinasas receptoras (RTK), el segundo subgrupo de tirosina quinasas, las tirosina quinasas no receptoras son enzimas citosólicas. Se han identificado treinta y dos tirosina quinasas no receptoras en células humanas ( EC 2.7.10.2). Las tirosina quinasas no receptoras regulan el crecimiento, la proliferación, la diferenciación, la adhesión, la migración y la apoptosis celular , y son componentes críticos en la regulación del sistema inmunológico .
La función principal de las nRTK es su participación en la transducción de señales en células T y B activadas en el sistema inmunológico. [1] La señalización de muchos receptores depende de las nRTK, incluidos los receptores de células T ( TCR ), los receptores de células B ( BCR ), los receptores de IL-2 ( IL-2R ), los receptores de Ig, los receptores de eritropoyetina ( EpoR ) y los receptores de prolactina . Los receptores CD4 y CD8 en los linfocitos T requieren para su señalización al miembro de la familia Src Lck . Cuando el antígeno se une al receptor de células T, Lck se autofosforila y fosforila la cadena zeta del receptor de células T , posteriormente otro nRTK, Zap70 , se une a este receptor de células T y luego participa en eventos de señalización descendentes que median la activación transcripcional de genes de citocinas . Otro miembro de la familia Src, Lyn, está involucrado en la señalización mediada por el receptor de células B. Lyn se activa mediante la estimulación del receptor de células B, lo que conduce al reclutamiento y la fosforilación de nRTK relacionada con Zap70, Syk . Otra nRTK, Btk , también está involucrada en la señalización mediada por el receptor de células B. Las mutaciones en el gen Btk son responsables de la agammaglobulinemia ligada al cromosoma X , [2] [3] una enfermedad caracterizada por la falta de células B maduras.
A diferencia de las tirosina quinasas receptoras, las nRTK carecen de características similares a las de los receptores, como un dominio de unión al ligando extracelular y una región que atraviese la membrana . La mayoría de las nRTK se localizan en el citoplasma [4] , pero algunas están ancladas a la membrana celular a través de una modificación amino-terminal . Estas enzimas suelen tener una construcción modular y los dominios individuales se unen entre sí mediante secuencias de enlace flexibles . Uno de los dominios importantes de las nRTK es el dominio catalítico de la tirosina quinasa, que tiene una longitud de unos 275 residuos. La estructura del dominio catalítico se puede dividir en un lóbulo pequeño y uno grande, donde el ATP se une al lóbulo pequeño y el sustrato proteico se une al lóbulo grande. Tras la unión del ATP y el sustrato a las nRTK, se produce la catálisis de la transferencia de fosfato en una hendidura entre estos dos lóbulos. Se descubrió que las nRTK tienen cierta preferencia de secuencia alrededor de la Tyr diana. Por ejemplo, la secuencia preferida de Src es Glu–Glu/Asp–Ile–Tyr–Gly/Glu–Glu–Phe y la secuencia preferida de Abl es Ile/Val–Tyr–Gly–Val–Leu/Val. [5] Diferentes secuencias preferidas alrededor de Tyr en Src y Abl sugieren que estos dos tipos de nRTK fosforilan diferentes objetivos. Las tirosina quinasas no receptoras no contienen solo un dominio de tirosina quinasa, las nRTK también poseen dominios que median interacciones proteína-proteína, proteína-lípido y proteína- ADN . Uno de los dominios de interacción proteína-proteína en las nRTK son los dominios de homología Src 2 ( SH2 ) y 3 ( SH3 ). [6] El dominio SH2 más largo (~100 residuos) se une a los residuos de fosfotirosina (P-Tyr) de una manera específica de secuencia. La P-Tyr interactúa con el dominio SH en una hendidura profunda, que no puede unirse a Tyr no fosforilada. El dominio SH3 es más pequeño (~60 residuos) y se une a secuencias que contienen prolina capaces de formar una hélice de poliprolina tipo II . Algunas nRTK sin dominios SH2 y SH3 poseen algunos dominios específicos de la subfamilia utilizados para interacciones proteína-proteína. Por ejemplo, dominios específicos que dirigen enzimas a la parte citoplasmática de los receptores de citocinas ( familia Jak ) o dos dominios: un dominio de unión a integrina y un dominio de unión de adhesión focal (familia Fak). El nRTK Abl posee los dominios SH2 y SH3, pero también posee otros dominios para interacciones: el dominio de unión a actina F y un dominio de unión a ADN que contiene una señal de localización nuclear y se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma. Además de los dominios SH2 y SH3, la subfamilia Btk/Tec de nRTK posee otro dominio modular, un dominio de homología de pleckstrina (PH) . Estos dominios PH se unen al fosfatidilinositol.Lípidos que han sido fosforilados en posiciones particulares en el grupo de cabeza. Estas enzimas pueden unirse a complejos de señalización activados en la membrana a través de interacciones del dominio PH con lípidos fosfatidilinositol fosforilados. [7]
El tema más común en la regulación de las nRTK y RTK es la fosforilación de tirosinas. Con pocas excepciones, la fosforilación de tirosinas en el bucle de activación de las nRTK conduce a un aumento de la actividad enzimática. La fosforilación del bucle de activación se produce mediante transautofosforilación o fosforilación por diferentes nRTK. Es posible regular negativamente la actividad de las quinasas mediante la fosforilación de tirosinas fuera del bucle de activación. Las fosfatasas de proteína tirosina (PTP) restauran las nRTK a su estado basal de actividad. En algunos casos, las PTP regulan positivamente la actividad de las nRTK. [8]
Las tirosina quinasas de la familia Src contienen la misma estructura típica: terminal miristoilado , una región de residuos cargados positivamente, una región corta con baja homología de secuencia, dominios SH3 y SH2, un dominio de tirosina quinasa y una cola carboxiterminal corta . Hay dos sitios importantes de fosforilación de tirosina reguladores. Para reprimir la actividad de la quinasa es posible mediante la fosforilación de Tyr-527 en la cola carboxiterminal de Src por el nRTK Csk . [9] Mediante el experimento de v-Src, una variante oncogénica de Src, se confirmó la importancia de este sitio de fosforilación. Este v-Src oncogénico es un producto del virus del sarcoma de Rous y como resultado de un truncamiento carboxiterminal, v-Src carece del sitio regulador negativo Tyr-527, lo que lleva a esta enzima a ser constitutivamente activa, lo que a su vez causa un crecimiento descontrolado de las células infectadas. [10] Además, la sustitución de esta tirosina por fenilalanina en c-Src da como resultado la activación. [11] Un segundo sitio de fosforilación reguladora en Src es Tyr-416. Este es un sitio de autofosforilación en el bucle de activación. Se encontró que una fosforilación de Tyr-416 y Tyr-416 puede suprimir la capacidad de transformación de la mutación activadora Tyr-527→Phe por la mutación Tyr-416→Phe conduce a una estimulación máxima de la actividad de la quinasa. [11]
Tanto el dominio SH2 como el SH3 son importantes para la regulación negativa de la actividad de Src. [12] Las mutaciones en los dominios SH2 y SH3 que alteran la unión de la fosfotirosina conducen a la activación de la actividad de la quinasa. Aunque el Abl nRTK contiene los dominios SH3, SH2 y de la quinasa en el mismo orden lineal que en Src, la regulación de Abl es diferente. Abl carece del sitio de fosforilación reguladora negativa que está presente en el extremo carboxiterminal de Src, por lo que el extremo carboxiterminal de Abl no tiene un papel funcional en el control de la actividad de la quinasa. A diferencia de Src, las mutaciones en el dominio SH2 de Abl que anulan la unión de la fosfotirosina no activan Abl in vivo. [13] Para la represión de la actividad de la quinasa de Abl es importante el dominio SH3; las mutaciones en el dominio SH3 dan como resultado la activación de Abl y la transformación celular. [14]
La actividad quinasa de Syk está regulada por los dominios SH2. Se cree que la unión de los dos dominios SH2 a las secuencias ITAM (motivo de activación basado en tirosina del inmunorreceptor) fosforiladas en tirosina en la cadena zeta del receptor de células T alivia una restricción inhibidora en el dominio quinasa, lo que conduce a la estimulación de la actividad catalítica. [15] La actividad quinasa de Zap70 puede aumentarse mediante la fosforilación de Tyr-493 en el bucle de activación por el miembro de la familia Src Lck. Por el contrario, la fosforilación de Tyr-492 inhibe la actividad quinasa de Zap70; la mutación de Tyr-492 a fenilalanina da como resultado la hiperactividad de Zap70. [16]
Los miembros de la familia Jak poseen un dominio de tirosina quinasa completamente funcional y, además, un dominio pseudo-quinasa en el que la sustitución de varios residuos catalíticos clave conduce a la inactivación de la actividad de la quinasa. [17] Este dominio pseudo-quinasa es enzimáticamente no funcional, pero tal vez juega un papel en la regulación de la actividad de Jak. Los experimentos con un mutante del miembro de la familia Jak Tyk2 , en el que se elimina el dominio pseudo-quinasa, mostraron que esta enzima mutante carece de actividad catalítica in vitro y no es capaz de transducción de señales mediada por interferón. [18] Por el contrario, otro mutante de la familia Jak Jak2 , que también carece del dominio pseudo-quinasa, fue capaz de mediar la señalización de la hormona del crecimiento. El papel del dominio pseudo-quinasa en la regulación de Jak todavía no se entiende completamente. Hay dos sitios de fosforilación de tirosina dentro del bucle de activación. Se sabe que la autofosforilación de la primera de estas tirosinas es importante para la estimulación de la actividad de la tirosina quinasa y la función biológica, [19] pero el papel de la segunda tirosina no está claro.
Las JAK también están reguladas por las proteínas SOCS (supresoras de la señalización de citocinas). Estas proteínas contienen una secuencia de pseudosustrato que se cree que interfiere con la unión del sustrato de Jak y la transferencia de fosforilo. [20] Además de una secuencia de pseudosustrato, las proteínas SOCS poseen un dominio SH2 que se une a una fosfotirosina en el bucle de activación de Jak, [21] lo que puede facilitar la interacción entre la secuencia de pseudosustrato y el dominio de la quinasa. La unión del dominio SH2 al bucle de activación también podría bloquear el acceso al sustrato directamente o alterar la conformación del bucle de activación para reprimir la actividad catalítica.
La mutación de un gen de la tirosina quinasa no receptora puede provocar una actividad aberrante de esta enzima. Esta actividad patológicamente aumentada de la nRTK puede ser responsable del crecimiento y la progresión de las células cancerosas, la inducción de la resistencia a los fármacos, la formación de metástasis y la neovascularización tumoral . La inhibición de las nRTK podría ayudar al tratamiento de estos tumores. Algunos de los inhibidores de las nRTK ya se han probado como agentes anticancerígenos. Esta terapia dirigida bloquea los procesos intracelulares implicados en la transformación tumoral de las células y/o el mantenimiento del fenotipo maligno de las células tumorales. Por lo general, se utilizan anticuerpos monoclonales para el bloqueo dirigido de la RTK, que bloquean el dominio extracelular del receptor e impiden la unión de un ligando. Sin embargo, para el bloqueo específico de las nRTK se utilizan sustancias de bajo peso molecular llamadas inhibidores de la tirosina quinasa (TKI), que bloquean la cascada de transducción a nivel intracitoplasmático o bloquean directamente las nRTK.
Los ejemplos de tirosina quinasas no receptoras incluyen:
