Los receptores tirosina fosforilados ( NTR ) no catalíticos , también llamados inmunorreceptores o receptores dependientes de quinasas de la familia Src , son un grupo de receptores de la superficie celular expresados por leucocitos que son importantes para la migración celular y el reconocimiento de células o estructuras anormales y la iniciación. de una respuesta inmune. [1] [2] Estos receptores transmembrana no se agrupan en la familia NTR basándose en 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 sus respectivos ligandos, lo que da como resultado la activación celular. Para ello, los residuos de tirosina en la cola citoplasmática de los receptores deben estar fosforilados, por lo que los receptores se denominan receptores fosforilados en tirosina . Se denominan receptores no catalíticos , ya que los receptores no tienen actividad tirosina quinasa intrínseca 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 fosforilados de tirosina no catalíticos 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 de inmunorreceptores (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 tirosina quinasas asociadas a la membrana . Los propios receptores no tienen actividad tirosina quinasa intrínseca. Las NTR fosforiladas, a su vez, inician cascadas de señalización intracelular específicas . "La cascada de señalización está regulada negativamente por la desfosforilación de las proteínas tirosina fosfatasas" . Las características adicionales 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. Las NTR se expresan exclusivamente en leucocitos. [2]
Sobre la base de esas características, se han identificado alrededor de 100 NTR distintas. La siguiente tabla enumera diferentes clases de NTR. Los miembros de una clase tienen una alta homología de secuencia y normalmente comparten el mismo locus genético . [2]
Las 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 miembros. [2] Muchas 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 cola citoplasmática y, por tanto, se asocian con proteínas adaptadoras que contienen los mismos residuos de tirosina. [3] Las proteínas adaptadoras se asocian a sus respectivas NTR a través de sus hélices transmembrana que transportan residuos con carga opuesta. [3] Los dominios citoplasmáticos no contienen ninguna actividad tirosina quinasa intrínseca.
Los residuos de tirosina de las 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 (ITAM) de inmunorreceptores 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 para la NTR. [5] Las señales inhibidoras se transducen mediante motivos inhibidores basados en tirosina (ITIM) de inmunorreceptores de la firma (S/I/V/L)xYxx(I/V/L), que se unen a las tirosina fosfatasas citoplasmáticas. [7] Los motivos de interruptor basados en tirosina de inmunorreceptores (ITSM) con la firma TxYxx(I/V) pueden inducir señales tanto activadoras como inhibidoras. Estos motivos se limitan a los receptores de la familia SLAM. [8] Finalmente, se ha descubierto que los motivos de tirosina de cola de inmunoglobulina (ITTM) con una firma YxNM tienen un efecto coestimulador. [9]
La vía de señalización de una NTR se induce al unirse a su ligando respectivo. Las NTR, tal como se definen, 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 debe estar muy próxima a la superficie con el ligando. El complejo receptor-ligando, una vez unido, abarca una dimensión de aproximadamente 10 a 16 nm. Los ectodominios de otras moléculas de 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, grandes fuerzas de tracción pueden actuar sobre el complejo, cambiando 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 de la proteína adaptadora asociada. Una vez fosforilados, estos residuos reclutan más proteínas de señalización. [10] La fosforilación de los residuos de tirosina se realiza mediante quinasas de la familia Src (SFK) ancladas a la membrana (por ejemplo, Lck , Fyn , Lyn , Blk ), mientras que las proteínas tirosina fosfatasas receptoras (RPTP) (por ejemplo, CD45 , CD148) median la desfosforilación de los residuos de tirosina. mismos residuos. SFK y RPTP son constitutivamente activos. [11] En un estado no activado, domina la actividad de las fosfatasas, manteniendo las 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 al ligando. [12] Por lo tanto, se supone que para el inicio de la señalización posterior se necesita una perturbación del equilibrio de SFK y RPTP debido a la unión del ligando, lo que lleva a una actividad quinasa más fuerte y, por lo tanto, a la acumulación de residuos de tirosina fosforilada.
Se han sugerido diferentes mecanismos de cómo se altera el equilibrio tras la unión del ligando. El modelo de proximidad o agregación inducida 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 una NTR, la agregación acerca dos o más SFK, lo que les permite fosforilarse entre sí. Por lo tanto, debido a la agregación de receptores, las SFK se activan, lo que conduce a una mayor actividad quinasa y a una mayor fosforilación de NTR. [14] La evidencia de este modelo la proporcionan modelos matemáticos [14] y un experimento en el que el entrecruzamiento artificial de NTR condujo a la inducción de señales. [15] Sin embargo, no hay evidencia suficiente de que la agregación de receptores 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 tanto, la fosforilación sólo 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 estén físicamente excluidos de las regiones de unión al ligando NTR. Los ectodominios de 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 grandes ectodominios difundan en la región. Esto aumenta la proporción de SFK sobre RPTP en la región que rodea el complejo receptor-ligando. Cualquier NTR no ligada se difundiría fuera de estas regiones demasiado rápido como para inducir una señal descendente. [18] [19] La evidencia de este modelo viene 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 fosfatasa, así como el alargamiento de los ectodominios de ligando, reducen la segregación e inhiben 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 las NTR sirven como sitios de acoplamiento para los dominios SH2 de las proteínas de señalización citosólicas. Una vez unidos a la NTR, se activan por fosforilación y pueden propagar la señal. 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 quinasas, como las quinasas de la familia Syk (p. ej., 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 dado, se pueden activar múltiples tipos de NTR con sus ligandos receptivos, induciendo señales activadoras, coestimuladoras e inhibidoras. La respuesta funcional de los leucocitos depende de la integración de las señales. [28]