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Quinasas reguladas por señales extracelulares

En biología molecular , las quinasas reguladas por señales extracelulares ( ERK ) o quinasas MAP clásicas son moléculas de señalización intracelular de proteína quinasa ampliamente expresadas que están involucradas en funciones que incluyen la regulación de la meiosis , la mitosis y las funciones postmitóticas en células diferenciadas. Muchos estímulos diferentes, incluidos los factores de crecimiento , las citocinas , la infección por virus , los ligandos para los receptores acoplados a proteína G heterotriméricos , los agentes transformadores y los carcinógenos , activan la vía ERK. [ cita requerida ]

El término "quinasas reguladas por señales extracelulares" se utiliza a veces como sinónimo de proteína quinasa activada por mitógeno (MAPK), pero más recientemente se ha adoptado para un subconjunto específico de la familia MAPK de mamíferos . [ cita requerida ]

En la vía MAPK/ERK , Ras activa c-Raf , seguido por la proteína quinasa activada por mitógeno (abreviada como MKK, MEK o MAP2K) y luego MAPK1/2 (abajo). Ras es activado típicamente por hormonas de crecimiento a través de las tirosina quinasas receptoras y GRB2 / SOS , pero también puede recibir otras señales. Se sabe que las ERK activan muchos factores de transcripción , como ELK1 , [1] y algunas proteínas quinasas posteriores.

La interrupción de la vía ERK es común en los cánceres, especialmente en Ras, c-Raf y receptores como HER2 .

Proteína quinasa 1 activada por mitógeno

La proteína quinasa 1 activada por mitógenos (MAPK1) también se conoce como quinasa 2 regulada por señales extracelulares (ERK2). Dos proteínas quinasas similares con un 85% de identidad de secuencia se denominaron originalmente ERK1 y ERK2. [2] Se encontraron durante una búsqueda de proteínas quinasas que se fosforilan rápidamente después de la activación de las tirosina quinasas de la superficie celular, como el receptor del factor de crecimiento epidérmico . La fosforilación de las ERK conduce a la activación de su actividad quinasa.

Los eventos moleculares que vinculan los receptores de la superficie celular con la activación de las ERK son complejos. Se descubrió que las proteínas de unión a GTP de Ras están involucradas en la activación de las ERK. [3] Se demostró que otra proteína quinasa, Raf-1 , fosforila una "MAP quinasa-quinasa", por lo que se la califica como una "MAP quinasa quinasa quinasa". [4] La MAP quinasa-quinasa, que activa las ERK, se denominó "MAPK/ERK quinasa" ( MEK ). [5]

Las tirosina quinasas ligadas a receptores , Ras , Raf , MEK y MAPK podrían integrarse en una cascada de señalización que vincule una señal extracelular con la activación de MAPK. [6] Véase: Vía MAPK/ERK .

Los ratones transgénicos knock out que carecen de MAPK1 tienen defectos importantes en el desarrollo temprano. [7] La ​​eliminación condicional de Mapk1 en células B mostró un papel para MAPK1 en la producción de anticuerpos dependiente de células T. [8] Un mutante dominante con ganancia de función de Mapk1 en ratones transgénicos mostró un papel para MAPK1 en el desarrollo de células T. [9] La inactivación condicional de Mapk1 en células progenitoras neuronales de la corteza en desarrollo conduce a una reducción del grosor cortical y una proliferación reducida en células progenitoras neuronales. [10]

Proteína quinasa 3 activada por mitógeno

La proteína quinasa 3 activada por mitógenos (MAPK3) también se conoce como quinasa 1 regulada por señales extracelulares (ERK1). Los ratones transgénicos deficientes en genes que carecen de MAPK3 son viables y se cree que MAPK1 puede cumplir algunas funciones de MAPK3 en la mayoría de las células. [11] La principal excepción se encuentra en las células T. Los ratones que carecen de MAPK3 tienen un desarrollo reducido de células T más allá de la etapa CD4+ y CD8+.

Importancia clínica

La activación de la vía ERK1/2 por la señalización aberrante de RAS/RAF, el daño del ADN y el estrés oxidativo conducen a la senescencia celular . [12] Las dosis bajas de daño del ADN resultantes de la terapia contra el cáncer hacen que ERK1/2 induzca senescencia, mientras que dosis más altas de daño del ADN no activan ERK1/2 y, por lo tanto, inducen la muerte celular por apoptosis . [12]

Referencias

  1. ^ Rao VN, Reddy ES (julio de 1994). "Las proteínas elk-1 interactúan con las quinasas MAP". Oncogene . 9 (7): 1855–60. PMID  8208531.
  2. ^ Boulton TG, Cobb MH (mayo de 1991). "Identificación de múltiples quinasas reguladas por señales extracelulares (ERK) con anticuerpos antipéptidos". Regulación celular . 2 (5): 357–71. doi :10.1091/mbc.2.5.357. PMC 361802 . PMID  1654126. 
  3. ^ Leevers SJ, Marshall CJ (febrero de 1992). "Activación de la quinasa regulada por señales extracelulares, ERK2, por la oncoproteína p21ras". The EMBO Journal . 11 (2): 569–74. doi :10.1002/j.1460-2075.1992.tb05088.x. PMC 556488 . PMID  1371463. 
  4. ^ Kyriakis JM, App H, Zhang XF, Banerjee P, Brautigan DL, Rapp UR, Avruch J (julio de 1992). "Raf-1 activa la quinasa MAP-quinasa". Nature . 358 (6385): 417–21. Código Bibliográfico :1992Natur.358..417K. doi :10.1038/358417a0. PMID  1322500. S2CID  4335307.
  5. ^ Crews CM, Erikson RL (septiembre de 1992). "Purificación de una proteína tirosina/treonina quinasa murina que fosforila y activa el producto del gen Erk-1: relación con el producto del gen byr1 de la levadura de fisión". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 89 (17): 8205–9. Bibcode :1992PNAS...89.8205C. doi : 10.1073/pnas.89.17.8205 . PMC 49886 . PMID  1381507. 
  6. ^ Itoh T, Kaibuchi K, Masuda T, Yamamoto T, Matsuura Y, Maeda A, Shimizu K, Takai Y (febrero de 1993). "Un factor proteico para la activación de la proteína quinasa activada por mitógeno (MAP) dependiente de ras p21 a través de la quinasa MAP". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 90 (3): 975–9. Bibcode :1993PNAS...90..975I. doi : 10.1073/pnas.90.3.975 . PMC 45793 . PMID  8381539. 
  7. ^ Yao Y, Li W, Wu J, Germann UA, Su MS, Kuida K, Boucher DM (octubre de 2003). "La quinasa 2 regulada por señales extracelulares es necesaria para la diferenciación del mesodermo". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (22): 12759–64. Bibcode :2003PNAS..10012759Y. doi : 10.1073/pnas.2134254100 . PMC 240691 . PMID  14566055. 
  8. ^ Sanjo, Hideki; Hikida, Masaki; Aiba, Yuichi; Mori, Yoshiko; Hatano, Naoya; Ogata, Masato; Kurosaki, Tomohiro (2007). "La proteína quinasa 2 regulada por señales extracelulares es necesaria para la generación eficiente de células B portadoras de inmunoglobulina G específica de antígeno". Biología Molecular y Celular . 27 (4): 1236-1246. doi :10.1128/MCB.01530-06. ISSN  0270-7306. PMC 1800707 . PMID  17145771. 
  9. ^ Sharp, LL; Schwarz, DA; Bott, CM; Marshall, CJ; Hedrick, SM (1997). "La influencia de la vía MAPK en el compromiso del linaje de células T". Inmunidad . 7 (5): 609–618. doi : 10.1016/s1074-7613(00)80382-9 . ISSN  1074-7613. PMID  9390685.
  10. ^ Samuels, Ivy S.; Karlo, J. Colleen; Faruzzi, Alicia N.; Pickering, Kathryn; Herrup, Karl; Sweatt, J. David; Saitta, Sulagna C.; Landreth, Gary E. (2 de julio de 2008). "La eliminación de la proteína quinasa activada por mitógeno ERK2 identifica sus funciones clave en la neurogénesis cortical y la función cognitiva". The Journal of Neuroscience . 28 (27): 6983–6995. doi :10.1523/JNEUROSCI.0679-08.2008. ISSN  1529-2401. PMC 4364995 . PMID  18596172. 
  11. ^ Pagès G, Guérin S, Grall D, Bonino F, Smith A, Anjuere F, Auberger P, Pouysségur J (noviembre de 1999). "Maduración defectuosa de timocitos en ratones deficientes en p44 MAP quinasa (Erk 1)". Science . 286 (5443): 1374–7. doi :10.1126/science.286.5443.1374. PMID  10558995.
  12. ^ ab Anerillas C, Abdelmohsen K, Gorospe M (2020). "Regulación de los rasgos de senescencia por MAPK". GeroScience . 42 (2): 397–408. doi :10.1007/s11357-020-00183-3. PMC 7205942 . PMID  32300964. 

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