МЕМБРАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ Общие свойства мембранных рецепторов 1

МЕМБРАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ

Общие свойства мембранных рецепторов 1. Гликозилированные белки 2. Трехдоменная структура 3. Мультирецепторный принцип действия 4. Интернализация после связывания с лигандом 5. Инициация метаболических и транскрипционных эффектов (доминирующие и дополнительные пути проведения сигнала) 6. Cross-talking

H R Эффекты R’ Десенситизация Индуцируемые лигандом конформационные изменения рецептора обеспечивают параллельно проведение сигнала и десенситизацию рецептора

P P P AP 2 P Клатрин P P P Интернализация рецепторов, сопряженных с G-белками. P H – лиганд-агонист; ARR – β-аррестин; GRK - киназа рецепторов, сопряженных с G-белками; AP 2 – комплекс адаптинов; P – фосфатные группы

Суперсемейства мембранных рецепторов, не обладающих ферментативной активностью Сигнальный каскад Рецепторы, сопряженные с Gбелками Адапторы/ Рецепторы, сопряженные с адапторными белками (рецепторы с доменом смерти, рецепторы адипонектина и др. ) Рецепторы с доменом смерти, сопряженные с адапторными белками (на примере рецептора TNFα) Рецепторы адипонектина APPL 1 TRADD G-белки Рецепторы, сопряженные с тирозинкиназами класса Janus (рецепторы цитокинов) Тирозинкиназы класса Janus Акцепторы сигнала Пути передачи сигнала Фосфолипаза, PI 3 K Протеинкиназы, каспазы Протеинкиназы Низкомолекулярны ц. АМФ е внутриклеточные посредники Ca 2+, ДАГ, нет нет Другие белковые посредники и активируемые протеинкиназы ПК-С, Ca. MK FADD (каспазный каскад), Каскад MAP-киназ Белки семейства STAT, (MEK, ERK 1/2, р38) Каскад MAP-киназ, Аденилатциклаза ПК-А, Каскад MAPкиназ (только в некоторых органах) Протеинкиназы ИФ 3, PIP 3 TRAF (Каскад MAPкиназ), RIP (активация NFk. B, каспазный каскад), Дополнительные киназы (PI 3 K, ACT, Rac)

Суперсемейства мембранных рецепторов, обладающих ферментативной активностью Рецепторные тирозинкиназы Рецепторные серинтреонинкиназы Рецепторные гуанилатциклазы Адапторы/ Акцепторы сигнала нет нет Пути передачи сигнала Адапторы/RASбелок Фосфатидилинози тол-3 -киназа (PI 3 K), Фосфолипаза Транскрипционные факторы Smad Протеинкиназы TAK-1 (гомолог MAPKKK) - Низкомолекулярные внутриклеточные посредники нет ФИФ 3 (PIP 3), Ca 2+, ДАГ (DAG), ИФ 3 (IP 3) нет ц. ГМФ Активируемые протеинкиназы и другие белковые посредники Каскад MAPкиназ, (протеинкиназы ERK и др. ) ПК-С PI 3 K • Транскрипционные факторы Smad • Протеинкиназы TAK-1 (гомолог MAPKKK) ц. ГМФ-зависимые протеинкиназы

Пути передачи сигнала • Активируемые преимущественно одним надсемейством рецепторов (например, аденилатциклазный путь и изменение уровня ц. АМФ) • Активируемые через различные надсемейства рецепторов (MAP-киназный каскад, обмен фосфатидилинозитидов и фосфоинозитидов)

Пути передачи сигнала, активируемые через различные надсемейства рецепторов

Касакад митогенактивирующих (МАР) киназ (MAP-киназный путь) Факторы роста (рецепторные тирозинкиназы) Инсулин, ИФР (рецепторные тирозинкиназы) малые ГТФ-азы: RAS-белок, Rho и др. Лиганды рецепторов, сопряженных с Gбелками Лиганды рецепторов, сопряженных с тирозинкиназой класса Janus Протеинкиназы (MAPKKK) - Raf, MEKK, TAK 1 Киназы, активирующие группу митогенактивирующих киназ (MAPKK) – MEK, MKK и др. Группа эффекторных MAP-киназ (MAPK) ERK Fos, AP-1 и др. JNK Jun, p 53 Выживание, дифференцировка, пролиферация клеток p 38 ANF 2, Elk 1 Индукция апоптоза

Обмен фосфатидилинозитидов Фосфатидилинозитолкиназы (PIKs) Фосфатидилинозитиды (PIs) Активация эффекторных ПК (Act и др. ) Диацилглицерол (ДАГ, DAG) Фосфатидилинозитол-3 -фосфаты (PIP 3) Фосфолипаза С Инозитолтрифосфат (ИФ 3, IP 3)

Фосфатидилинозитольный путь (Активация сигнальных каскадов через фосфатидилинозитол-3 -киназу 1 (PI 3 K 1)) Инсулин, ИФР Βγ-субъединицы Gбелков Рецепторытирозинкиназы Факторы роста Лиганды и рецепторы, сопряженные с G-белками IRS PI 3 K 1 Ras-белки Рецепторы, сопряженные с JAKкиназой Цитокины Ингибирование апоптоза ДАГ ИФ 3 ФЛ PIP 2 (фосфатидилинозитол-2 фосфат) PIP 3 (фосфатидилинозитол-3 -фосфат) Выживание клеток Akt ПКСγ ПКСε

Фосфоинозитольный путь проведения сигнала ФЛ С Gq-белки Фосфатидилинозитиды Βγ-субъединицы Gбелков Рецепторытирозинкиназы Арахидоновая к-та ПГ Диацилглицерол ФЛ А 2 ГЦ ИФ 3 -чувствительные кальциевые каналы И 3 Ф Са 2+ ПК С Са. М-ПК Фосфорилирование ПК С-зав. белков

Рецепторы, сопряженные с G-белками

N 1 2 C C 3 4 P N D W D R Y N N N C C C 1 N 2 5 6 7 P WP N P Y N C C 3 P W W 5 P 6 7 P C N 1 TP P P 2 C 3 S P C 4 5 6 P K N EA P 7 P K C

Роль G-белков и основные пути проведения сигналов рецепторами, сопряженными с G-белками Обозначения: Г – гормон; ромб – ГДФ; шестиугольник – ГТФ; PLC – фосфолипаза C; DAG – диацилглицерол; PKC – протеинкиназа C; PI 3 K – фосфоинозитид-3 -киназа; GEF – гуаниннуклеотидобменивающий фактор; Rho – ГТФаза семейства Rho Г Г ГТФазная активность i Независимые от G-белков эффекты Аденилатциклазы ионные каналы фосфодиэстеразы фосфолипазы q s Ионные каналы PI 3 K , PLC аденилатциклазы 12 PLC Аденилат- Rho. GEFs DAG циклазы Rho Ca 2+ PKC Факторы Транскрипции, (CREB), экспрессия генов

Аденилатциклазный путь АЦ α ГДФ ГТФ АТФ ц. АМФ Гидролиз ГТФ до ГДФ ГДФ Фосфорилирование ПК А-зав. белков ПК А

Фосфоинозитидный путь проведения сигнала

Типы фосфолипаз 1. Фосфолипаза С-бета (активируется βγ-субъединицами G-белка и белками Gq) 2. Фосфолипаза С дельта (активируется белками Gq) 3. Фосфолипаза С гамма (активируется рецепторамитирозинкиназами) 4. Фосфолипаза А 2 (активируется ионами кальция)

Фосфоинозитольный путь проведения сигнала ФЛ С-бета αq Диацилглицерол ГДФ Арахидоновая к-та ПГ ГТФ ФЛ А 2 ГЦ ИФ 3 -чувствительные кальциевые каналы ИФ 3 Са 2+ ПК С Са. М-ПК Фосфорилирование ПК С-зав. белков

Активация сигнальных каскадов через фосфатидилинозитол-3 -киназу 1 (PI 3 K 1) Βγсубъединицы G-белков PI 3 K 1 PI-4, 5 -P 2 Фосфатидилинозитол-3 фосфаты (PIP 3) Akt Ингибирование апоптоза Выживание клеток ПКСγ, ПКСε

MAP-киназный путь малые ГТФ-азы (RAS-белок, Rho и др. ) G 12 -белок ПКС Серинтреонинкиназа Raf Каскад киназ, активирующих группу митогенактивирующих киназ (MAPKKK, MAPKK) Группа эффекторных MAP-киназ (MAPK) ERK JNK p 38

Рецепторы, сопряженные с JAK-киназами

Семейства рецепторов, сопряженных с JAKкиназами Семейство 1: рецепторы гормонов семейства СТГ, лептина, эритропоэтина, интерлейкинов (кроме ИЛ-10) Семейство 2: рецепторы интерферонов и ИЛ-10 Семейство 3: рецепторы антигенов Т и В лимфоцитов

Структурные варианты рецептора пролактина Цистеиновые остатки, принимающие участие в связывании гормона WSXWSбокс Бокс 1 внутриклеточного домена, сайт связывания с JAK-TK Бокс 2 внутриклеточного домена, сайт фосфорилирования под действием JAK-TK 2 фибронектинподобных домена

Гипотетический механизм активации рецептора гормона роста Сайт 1 Гормон роста Сайт 2 S-S связь P Jak 2 P

Роль димеризации рецепторов цитокинов я тна ен ал Э в кви высокая конц. ант аго ни ст . нц ко

Зависимость действия СТГ от его концентрации 1) низкая концентрация 2) высокая концентрация 1) 3) 2) 3) добавление антагониста Stuart J. , 2002

Активация STAT-пути

Пути проведения сигнала гомодимерами длинных и коротких изоформ рецептора пролактина

Негативная обратная связь и терминация рецепторного цикла

РЕЦЕПТОРНЫЕ ТИРОЗИНКИНАЗЫ

TIE-2 [TIE-1] [TEK] VEGFR 1 VEGFR(2 -3) CSF 1 R PDGFR(α-β) RET Erb. B(1 -4) ECD Cys Ig. I CLD 1 Trk. E AXL/UFO EGF-1 EGF-2 Trk(A-C) CLD 2 EGF-3 Ig 1 Ig 2 Flt 3 CLD 3 Ig. II Cys Ig 1 SCFR FGFR(1 -4) Eph. A(1 -8) Eph. B(1 -6) FNIII-1 CLD 4 Cys Ig. III FNIII-2 FNIII-3 Cys Ig 2 FNIII-1 FNIII-2 TMD K 1 ICD TKD K 2 EGF FGFs FL PDGFs SCF TGFα Нейротропины CSF 1 Неурегулины NGF Амфирегулин BDNF Бетацеллюлин BP-EGF Коллагены Фактор роста вируса коровьей оспы VEGFs PLGF GDNFGFRα Эфрины Ангиопоэтин 1 Белки клеточной адгезии (? )

Типы фосфолипаз 1. Фосфолипаза-бета (активируется βγ-субъединицами Gбелка и белками Gq) 2. Фосфолипаза С дельта (активируется белками Gq) 3. Фосфолипаза С гамма (активируется рецепторными тирозинкиназами) 4. Фосфолипаза А 2 (активируется ионами кальция)

Ig-I гепарин Ig-II ECD FGF Ig-III SNT-гомолог субстрата рецептора инсулина TMD Grb P Shc P SNT Crk P P P K 1 P PKC Ras MAPK P PLCγ Ca 2+ DAG P PIs P P K 2 P P Shp Grb Sos P P P ? Ras ERK MAPK Пути проведения сигнала рецепторами факторов роста фибробластов

EGF Erb. B Jak Stat P P Jak P Src Jak Src P P Stat Клеточное ядро P P Stat P P Активация транскрипционных факторов группы STAT рецепторами семейства Erb. B

155 Cys 312 524 591 S 647 S 736 S S 731 820 872 921 FNIII-1 S S 953 1158 1162 1163 996 P FNIII-2 P P 1271 P киназа 1355 Тетрамерный рецептор инсулина

инсулин Shc трансформирующий белок с доменом гомологии с Src Grb 2 INSR IRS – субстрат рецептора инсулина Shc IRS 1 фосфолипиды PI 3 K Sos 3’-фосфатидилинозитиды Ras эффекторные белки рост метаболизм дифференцировка Конкурирующие пути проведения сигнала тетрамерными рецепторными тирозинкиназами

РЕЦЕПТОРНЫЕ серинтреонинкиназы

Система мембранных рецепторов серинтреонинкиназ. Рецептируемые сигнальные соединения Рецептируемые гормоны: • ТРФ-бета • Активины • Ингибины • ФРМК Ростовые и дифференцировочные факторы: • Белки морфогенеза кости (BMPs)

Димерный лиганд S S P P киназа Активность, индуцируемая фосфорилированием I II II I Конститутивная активность Организация рецепторных серинтреонинкиназ

Основные пути проведения сигнала рецепторными серин/треонинкиназами Smad – транскрипционные факторы Факторы транскрипции

РЕЦЕПТОРНЫЕ гуанилатциклазы

Система мембранных рецепторов гуанилатциклаз Рецептируемые лиганды • Натрийуретические пептиды А, В и С • Гуанилины • Термостабильный бактериальный энтеротоксин

Система мембранных рецепторов гуанилатциклаз. Структура и типы рецепторов Структура: Внеклеточный домен: • Гликозилирован, • лигандсвязывающий карман • 3 петли, образованные дисульфидными связями Короткий трансмембранный домен Внутриклеточный домен: • примембранный киназа-гомологичный домен, • С-концевой гуанилатциклазный домен Типы рецепторов: NPR-A (ГЦ-А) NPR-В (ГЦ-В) NPR-С (ГЦ-С) – клиренс-рецептор с коротким внутриклеточным доменом

лиганд ECD TM Киназагомологичный домен KHD ATP P ATP Гуанилатциклазный домен GC ATP дефосфорилировани е (десенситизация) P ПК-Г ГТФ Цикл рецепторов-гуанилатциклаз. ц. ГМФ ECD – внеклеточный домен; TM – трансмембранный домен; KHD – киназа-гомологичный домен; GC – гуанилатциклазный домен; ПК-Г – протеинкиназа Г; P – фосфат. Знаками «+» и «-» обозначены положительные и отрицательные внутримолекулярные взаимодействия