Los receptores no catalíticos fosforilados en tirosina ( NTR ), también llamados inmunorreceptores o receptores dependientes de quinasas de la familia Src , son un grupo de receptores de superficie celular expresados por leucocitos que son importantes para la migración celular y el reconocimiento de células o estructuras anormales y el inicio de una respuesta inmune. [1] [2] Estos receptores transmembrana no se agrupan en la familia NTR según la homología de secuencia , sino porque comparten una vía de señalización conservada que utiliza los mismos motivos de señalización. [1] Se inicia una cascada de señalización cuando los receptores se unen a su respectivo ligando, lo que resulta en la activación celular. Para eso, los residuos de tirosina en la cola citoplasmática de los receptores deben fosforilarse, por lo que los receptores se denominan receptores fosforilados en tirosina . Se denominan receptores no catalíticos , ya que los receptores no tienen actividad intrínseca de tirosina quinasa y no pueden fosforilar sus propios residuos de tirosina. [2] La fosforilación está mediada por quinasas reclutadas adicionalmente. Un miembro destacado de esta familia de receptores es el receptor de células T.
Los miembros de la familia de receptores no catalíticos fosforilados en tirosina comparten un par de características comunes. La característica más destacada es la presencia de motivos de señalización conservados que contienen residuos de tirosina, como los motivos de activación basados en tirosina del inmunorreceptor (ITAM), en la cola citoplasmática de los receptores. La vía de señalización del receptor se inicia mediante la unión del ligando a los dominios extracelulares del receptor. Tras la unión, los residuos de tirosina en los motivos de señalización son fosforilados por las tirosina quinasas asociadas a la membrana . Los propios receptores no tienen actividad intrínseca de tirosina quinasa. Los NTR fosforilados, a su vez, inician una cascada de señalización intracelular específica . La cascada de señalización se regula a la baja mediante la desfosforilación por las fosfatasas de tirosina proteica . Otras características de la familia de receptores son un dominio extracelular bastante pequeño (<20 nm) y la unión a ligandos que están anclados a superficies sólidas o membranas de otras células. Los NTR se expresan exclusivamente en leucocitos. [2]
En función de esas características, se han identificado alrededor de 100 NTR distintos. La siguiente tabla enumera diferentes clases de NTR. Los miembros de una clase tienen una alta homología de secuencia y, por lo general, comparten el mismo locus genético . [2]
Los NTR son glicoproteínas transmembrana con ectodominios típicamente pequeños de 6 a 10 nm. Los NTR tienen un ectodominio N-terminal o C-terminal. Los ectodominios tienen una alta diversidad de secuencia entre los miembros. [2] Muchos NTR tienen un dominio intracelular no estructurado que contiene residuos de tirosina que pueden ser fosforilados por tirosina quinasas. Sin embargo, algunos receptores de esta familia carecen de una cola citoplasmática y, por lo tanto, se asocian con proteínas adaptadoras que contienen los mismos residuos de tirosina. [3] Las proteínas adaptadoras se asocian a su respectivo NTR a través de sus hélices transmembrana que llevan residuos de carga opuesta. [3] Los dominios citoplasmáticos no contienen ninguna actividad intrínseca de tirosina quinasa.
Los residuos de tirosina de los NTR aparecen principalmente en motivos de aminoácidos conservados con firmas de secuencia definidas que definen si el receptor desempeña un papel activador o inhibidor en la célula. [4] Estos motivos permiten la unión de proteínas que contienen un dominio SH2 . [5] Los motivos son intrínsecos o están en las subunidades adaptadoras asociadas. Los motivos de activación basados en tirosina del inmunorreceptor (ITAM) son secuencias cortas de aminoácidos que contienen dos residuos de tirosina (Y) dispuestos como Yxx(L/I)x6-8Yxx(L/I), donde L e I indican residuos de leucina o isoleucina respectivamente (según las abreviaturas de aminoácidos), x denota cualquier aminoácido, una suscripción 6-8 indica una secuencia de 6 a 8 aminoácidos de longitud. [6] Los ITAM reclutan quinasas activadoras al NTR. [5] Las señales inhibidoras son transducidas por motivos inhibidores basados en tirosina de los inmunorreceptores (ITIM) de la firma (S/I/V/L)xYxx(I/V/L), que se unen a las fosfatasas de tirosina citoplasmáticas. [7] Los motivos de conmutación basados en tirosina de los inmunorreceptores (ITSM) con la firma TxYxx(I/V) pueden inducir señales activadoras e inhibidoras. Estos motivos se limitan a los receptores de la familia SLAM. [8] Finalmente, se ha descubierto que los motivos de tirosina de la cola de inmunoglobulina (ITTM) con una firma YxNM tienen un efecto coestimulador. [9]
La vía de señalización de un NTR se induce al unirse a su ligando respectivo. Los NTR, tal como se los define, tienen un ectodominio corto (5-10 nm) y se unen a ligandos anclados a la superficie. Para que se produzca la unión, la membrana del leucocito tiene que acercarse mucho a la superficie con el ligando. El complejo receptor-ligando, una vez unido, abarca una dimensión de aproximadamente 10-16 nm. Los ectodominios de otras moléculas de la superficie pueden ser mucho más grandes (hasta 50 nm), por lo que la membrana tiene que doblarse hacia el ligando, lo que introduce tensión dentro de la membrana. Además, pueden actuar grandes fuerzas de tracción sobre el complejo, modificando las tasas de disociación del complejo. [2]
La activación de NTR, el paso inicial de la vía de señalización de NTR, implica la fosforilación de los residuos de tirosina en el dominio citoplasmático del receptor o la proteína adaptadora asociada. Una vez fosforilados, estos residuos reclutan más proteínas de señalización. [10] La fosforilación de los residuos de tirosina es realizada por las quinasas de la familia Src ancladas a la membrana (SFK) (p. ej. , Lck , Fyn , Lyn , Blk ), mientras que las fosfatasas de proteína tirosina del receptor (RPTP) (p. ej., CD45 , CD148) median la desfosforilación de los mismos residuos. SFK y RPTP son constitutivamente activas. [11] En un estado no activado, la actividad de las fosfatasas domina, manteniendo a los NTR en un estado no fosforilado y evitando así la iniciación de la señal. Se ha demostrado que la inhibición de las tirosina fosfatasas induce la fosforilación en NTR y la señalización incluso sin unión del ligando. [12] Por lo tanto, se supone que una perturbación del equilibrio de SFK y RPTP debido a la unión del ligando, que conduce a una actividad de quinasa más fuerte y, por lo tanto, a la acumulación de residuos de tirosina fosforilados, es necesaria para el inicio de la señalización descendente.
Se han sugerido diferentes mecanismos de cómo se altera el equilibrio tras la unión del ligando. El modelo de proximidad inducida o agregación sugiere que tras la unión receptor-ligando se agregan múltiples receptores. Las SFK tienen múltiples sitios de fosforilación que regulan su actividad catalítica. [13] Si la quinasa está asociada con un NTR, la agregación acerca dos o más SFK a la proximidad, lo que les permite fosforilarse entre sí. Por lo tanto, debido a la agregación del receptor, las SFK se activan, lo que conduce a una mayor actividad de la quinasa y a un aumento de la fosforilación del NTR. [14] La evidencia de este modelo la proporcionan modelos matemáticos [14] y un experimento en el que la reticulación artificial de NTR condujo a la inducción de la señal. [15] Sin embargo, no hay evidencia suficiente de que la agregación del receptor ocurra in vivo.
Según el modelo de cambio conformacional , la unión de un ligando induce un cambio conformacional en el receptor de modo que el dominio citosólico se vuelve accesible para las quinasas. Por lo tanto, la fosforilación solo es posible cuando el receptor está unido a un ligando. [16] Sin embargo, los estudios estructurales no han logrado mostrar cambios conformacionales. [17]
El modelo de segregación cinética propone que los RPTP están físicamente excluidos de las regiones de unión del ligando-NTR. Los ectodominios de los RPTP son mucho más grandes en comparación con los NTR y SFK. La interacción entre el ligando y el receptor pone las membranas en estrecho contacto, y la brecha entre las membranas es demasiado estrecha para que las proteínas de membrana con ectodominios grandes se difundan en la región. Esto aumenta la proporción de SFK sobre RPTP en la región que rodea el complejo receptor-ligando. Cualquier NTR no unido se difundiría fuera de estas regiones demasiado rápido para inducir una señal descendente. [18] [19] La evidencia de este modelo está dada por la observación de que en las células T, las fosfatasas CD45 y CD148 se segregan del receptor de células T tras la unión del ligando. [20] También se demostró que el truncamiento de los ectodominios de la fosfatasa, así como la elongación de los ectodominios del ligando, reduce la segregación e inhibe la activación de NTR. [21] [22] Se han informado hallazgos similares para los receptores , [23] receptores de la familia CD28 , [24] Dectin-1 . [25]
Los residuos de tirosina fosforilados en las colas citoplasmáticas de los NTR sirven como sitios de acoplamiento para los dominios SH2 de las proteínas de señalización citosólica. Una vez unidos al NTR, se activan por fosforilación y pueden propagar la señal. El que un receptor actúe como inhibidor o activador depende de los motivos conservados que contienen tirosina presentes en su dominio citoplasmático. Los motivos activadores (ITAM) se unen a las quinasas, como las quinasas de la familia Syk (por ejemplo, ZAP70 para el receptor de células T) que fosforilan una variedad de sustratos, induciendo así una cascada de señalización que conduce a la activación del leucocito. [26] Los motivos inhibidores (ITIM), por otro lado, reclutan los fosfatos de tirosina citoplasmáticos SHP1 , SHP2 y la fosfatidilinositol fosfatasa SHIP-1. Las fosfatasas pueden atenuar la señal desfosforilando una amplia gama de moléculas de señalización. [27]
En cualquier momento, múltiples tipos de NTR pueden interactuar con sus ligandos receptores, lo que induce señales activadoras, coestimuladoras e inhibidoras. La respuesta funcional de los leucocitos depende de la integración de las señales. [28]