معلومة

من أين تأتي وحدات الفوسفات عندما تتضاءل وحدات EGF؟

من أين تأتي وحدات الفوسفات عندما تتضاءل وحدات EGF؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عند ربط EGF ، تتضاءل وحدات EGFR وتتقاطع مع الفوسفوريلات. يتم نقل مجموعات الفوسفات إلى المناطق الغنية بالتيروزين داخل الخلايا. من أين تأتي وحدات الفوسفات في هذا التفاعل المتبادل؟ هل هي من وحدات GTP المقيدة؟


في فسفرة البروتين ، تأتي مجموعة الفوسفات المنقولة من كيناز إلى الركيزة بشكل عام تقريبًا من ATP. ومع ذلك ، هناك دليل على أن بعض كينازات البروتين تستخدم GTP كمصدر للفوسفات ، على الرغم من أنها قليلة ومتباعدة.


عامل تبادل النوكليوتيدات الجوانين

عوامل تبادل النوكليوتيدات الجوانين (GEFs) هي بروتينات أو مجالات بروتينية تنشط GTPases الأحادية عن طريق تحفيز إطلاق ثنائي فوسفات الغوانوزين (GDP) للسماح بربط غوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP). [1] وقد ثبت أن مجموعة متنوعة من المجالات الهيكلية غير ذات الصلة تظهر نشاط تبادل نيوكليوتيدات الجوانين. يمكن لبعض GEFs تنشيط GTPases متعددة بينما يكون البعض الآخر خاصًا بقاعدة GTPase واحدة.


محتويات

في البداية ، يتم ترجمة نسخ متغيرات لصق بديلة مشتقة من جين INSR لتشكيل واحد من اثنين من الأيزومرين الأحاديين IR-A حيث يتم استبعاد exon 11 ، و IR-B حيث يتم تضمين exon 11. ينتج عن إدراج exon 11 إضافة 12 من الأحماض الأمينية في الجزء العلوي من موقع الانقسام الجوهري للفورين.

عند تضاعف المستقبلات ، بعد الانقسام التحلل للبروتين في سلاسل α- و ، تظل الأحماض الأمينية الـ 12 الإضافية موجودة عند الطرف C من السلسلة α (المعينة αCT) حيث من المتوقع أن تؤثر على تفاعل مستقبلات - يجند. [9]

يتم تنظيم كل مونومر متساوي القياس هيكليًا في 8 مجالات متميزة تتكون من مجال تكرار غني باللوسين (L1 ، المخلفات 1-157) ، منطقة غنية بالسيستين (CR ، المخلفات 158-310) ، مجال تكرار غني باللوسين إضافي (L2 ، البقايا 311-470) ، ثلاثة مجالات من نوع الفبرونكتين من النوع الثالث FnIII-1 (المخلفات 471-595) ، FnIII-2 (المخلفات 596-808) و FnIII-3 (المخلفات 809-906). بالإضافة إلى ذلك ، يوجد مجال إدراج (معرف ، المخلفات 638-756) داخل FnIII-2 ، يحتوي على موقع انشقاق α / β furin ، والذي ينتج عنه تحلل البروتين في كل من مجالات IDα و IDβ. داخل سلسلة β ، يقع أسفل مجال FnIII-3 الحلزون عبر الغشاء (TH) ومنطقة الغشاء المجاور داخل الخلايا (JM) ، فقط في الجزء العلوي من المجال الحفاز التيروزين كيناز (TK) ، المسؤول عن مسارات الإشارات اللاحقة داخل الخلايا. [10]

عند انقسام المونومر إلى السلاسل α- و الخاصة به ، يتم الاحتفاظ بالمستقبلات غير المتجانسة أو homo-dimerisation تساهميًا بين السلاسل بواسطة رابط ثنائي كبريتيد واحد وبين المونومرات في الثنائى بواسطة روابط ثنائية كبريتيد ممتدة من كل سلسلة α. يشبه الهيكل الإجمالي للنطاق الخارجي ثلاثي الأبعاد ، الذي يمتلك أربعة مواقع ربط ليجند ، حرف `` V '' مقلوب ، مع دوران كل مونومر تقريبًا مرتين حول محور يعمل بالتوازي مع مجالات `` V '' و L2 و FnIII-1 المقلوبة من كل مونومر قمة V المقلوبة. [10] [11]

تتضمن الروابط الداخلية لمستقبل الأنسولين الأنسولين و IGF-I و IGF-II. باستخدام cryo-EM ، تم توفير نظرة ثاقبة هيكلية للتغييرات التوافقية عند ربط الأنسولين. يؤدي ارتباط يجند إلى سلاسل α للنطاق الظاهر ثنائي الأبعاد للأشعة تحت الحمراء إلى تحويله من شكل V مقلوب إلى شكل على شكل حرف T ، وينتشر هذا التغيير هيكليًا إلى مجالات الغشاء ، والتي تقترب ، مما يؤدي في النهاية إلى الفسفرة الذاتية للتيروزين المتنوع المخلفات داخل مجال TK داخل الخلايا للسلسلة β. [12] تسهل هذه التغييرات تجنيد بروتينات مهايئة محددة مثل بروتينات ركيزة مستقبل الأنسولين (IRS) بالإضافة إلى SH2-B (Src Homology 2 - B) و APS وفوسفاتازات البروتين ، مثل PTP1B ، مما يؤدي في النهاية إلى تعزيز العمليات النهائية التي تتضمن توازن الجلوكوز في الدم. [14]

بالمعنى الدقيق للكلمة ، تُظهر العلاقة بين IR و ligand خصائص خيفيّة معقدة. تمت الإشارة إلى ذلك باستخدام مخططات Scatchard التي حددت أن قياس نسبة ligand المرتبط بالأشعة تحت الحمراء إلى الترابط غير المنضم لا يتبع علاقة خطية فيما يتعلق بالتغيرات في تركيز ligand المرتبط بالأشعة تحت الحمراء ، مما يشير إلى أن IR و يشترك يجند في علاقة تعاونية ملزمة. [15] علاوة على ذلك ، فإن الملاحظة التي تشير إلى أن معدل تفكك ليجند IR يتم تسريعه عند إضافة ليجند غير منضم يعني أن طبيعة هذا التعاون سلبية بشكل مختلف ، وأن الارتباط الأولي للرابط بالأشعة تحت الحمراء يمنع المزيد من الارتباط بالنشاط الثاني. الموقع - معرض التثبيط الخيفي. [15]

تشير هذه النماذج إلى أن كل مونومر IR يمتلك موقعين لربط الأنسولين 1 ، والذي يرتبط بسطح الربط `` الكلاسيكي '' للأنسولين: يتكون من مجالات L1 plus αCT والموقع 2 ، ويتألف من حلقات عند تقاطع FnIII-1 و FnIII- 2 من المتوقع أن يرتبط بموقع ارتباط الأنسولين hexamer "الجديد". [5] نظرًا لأن كل مونومر يساهم في المجال الخارجي للأشعة تحت الحمراء يعرض تكامل ثلاثي الأبعاد "معكوس" ، فإن الموقع الطرفي N 1 لمونومر واحد يواجه في النهاية موقع C-terminal 2 من المونومر الثاني ، حيث يكون هذا صحيحًا أيضًا لكل مونومر مكمل معكوس ( الجانب الآخر من هيكل المجال الخارجي). تميز الأدبيات الحالية مواقع الربط التكميلية من خلال تعيين تسميات موقع المونمر الثاني 1 والموقع 2 إما بالموقع 3 والموقع 4 أو كموقع 1 'والموقع 2' على التوالي. [5] [14] على هذا النحو ، تنص هذه النماذج على أن كل IR قد يرتبط بجزيء الأنسولين (الذي له سطحان ملزمان) عبر 4 مواقع ، حيث يكون الموقع 1 ، 2 ، (3/1 ') أو (4/2' ). نظرًا لأن كل موقع 1 يواجه قريبًا الموقع 2 ، عند ارتباط الأنسولين بموقع معين ، فمن المتوقع حدوث "تشابك" عبر رابط بين المونومرات (مثل [مونومر 1 الموقع 1 - موقع الأنسولين - مونومر 2 (4/2 ')] أو مثل [monomer 1 Site 2 - Insulin - monomer 2 site (3/1 ')]). وفقًا للنمذجة الرياضية الحالية لحركية الأنسولين IR ، هناك نتيجتان مهمتان لأحداث تشابك الأنسولين 1. أنه من خلال الملاحظة المذكورة أعلاه للتعاون السلبي بين IR و ligand الخاص به ، يتم تقليل الارتباط اللاحق للرابط مع IR و 2 .. أن العمل المادي للربط المتشابك يجلب المجال الخارجي إلى مثل هذا التشكل المطلوب لأحداث فسفرة التيروزين داخل الخلايا (أي أن هذه الأحداث تعمل كمتطلبات لتنشيط المستقبلات والحفاظ في نهاية المطاف على توازن الجلوكوز في الدم). [14]

تطبيق محاكاة cryo-EM والديناميكيات الجزيئية للمستقبلات المعاد تشكيلها في nanodiscs ، تم تصور بنية كامل المجال الخارجي لمستقبل الأنسولين ثنائي الأبعاد مع أربعة جزيئات من الأنسولين مرتبطة ، وبالتالي تأكيد وإظهار 4 مواقع ربط كيميائية حيوية متوقعة بشكل مباشر. [13]

ناهضات تحرير

إن مستقبل الأنسولين هو نوع من مستقبلات التيروزين كيناز ، حيث يؤدي ارتباط رابط ليجند ناهض إلى الفسفرة الذاتية لبقايا التيروزين ، مع فسفرة كل وحدة فرعية لشريكها. تؤدي إضافة مجموعات الفوسفات إلى إنشاء موقع ربط لركيزة مستقبلات الأنسولين (IRS-1) ، والتي يتم تنشيطها لاحقًا عن طريق الفسفرة. يبدأ IRS-1 المنشط مسار تحويل الإشارة ويرتبط بـ phosphoinositide 3-kinase (PI3K) ، مما يؤدي بدوره إلى تنشيطه. هذا ثم يحفز تحويل فوسفاتيديلينوسيتول 4،5-بيسفوسفات إلى فوسفاتيديلينوسيتول 3،4،5-تريسفوسفات (PIP).3). PIP3 يعمل كمرسال ثانوي ويحفز تنشيط بروتين كيناز المعتمد على الفوسفاتيديلينوسيتول ، والذي ينشط بعد ذلك العديد من الكينازات الأخرى - أبرزها بروتين كيناز ب ، (PKB ، المعروف أيضًا باسم Akt). يؤدي PKB إلى نقل ناقل الجلوكوز (GLUT4) الذي يحتوي على حويصلات إلى غشاء الخلية ، عن طريق تنشيط بروتينات SNARE ، لتسهيل انتشار الجلوكوز في الخلية. يفسد PKB أيضًا ويثبط الجليكوجين سينثاز كيناز ، وهو إنزيم يثبط سينسيز الجليكوجين. لذلك ، يعمل PKB لبدء عملية تكوين الجليكوجين ، والتي تقلل في النهاية تركيز الجلوكوز في الدم. [16]

تأثير الأنسولين على امتصاص الجلوكوز والتمثيل الغذائي. يرتبط الأنسولين بمستقبلاته (1) ، والتي بدورها تبدأ العديد من سلاسل تنشيط البروتين (2). وتشمل هذه: نقل ناقل Glut-4 إلى غشاء البلازما وتدفق الجلوكوز (3) ، وتخليق الجليكوجين (4) ، وتحلل السكر (5) ، وتخليق الأحماض الدهنية (6).

نقل إشارة الأنسولين: في نهاية عملية التنبيغ ، يرتبط البروتين المنشط بـ PIP2 البروتينات المضمنة في الغشاء.

تنظيم التعبير الجيني تحرير

يعمل IRS-1 المنشط بمثابة رسول ثانوي داخل الخلية لتحفيز نسخ الجينات التي ينظمها الأنسولين. أولاً ، يرتبط البروتين Grb2 ببقايا P-Tyr لـ IRS-1 في مجال SH2 الخاص به. ثم يصبح Grb2 قادرًا على ربط SOS ، والذي بدوره يحفز استبدال الناتج المحلي الإجمالي المرتبط بـ GTP على Ras ، وهو بروتين G. يبدأ هذا البروتين بعد ذلك في سلسلة فسفرة ، وبلغت ذروتها في تنشيط بروتين كيناز المنشط بالميتوجين (MAPK) ، والذي يدخل النواة ويؤدي إلى فسفرة عوامل النسخ النووية المختلفة (مثل Elk1).

تحفيز تخليق الجليكوجين تحرير

يتم أيضًا تحفيز تخليق الجليكوجين بواسطة مستقبلات الأنسولين عبر IRS-1. في هذه الحالة ، فإن مجال SH2 الخاص بـ PI-3 kinase (PI-3K) هو الذي يربط P-Tyr لـ IRS-1. تم تنشيطه الآن ، يمكن لـ PI-3K تحويل الغشاء الدهني فوسفاتيديلينوسيتول 4،5-بيسفوسفات (PIP)2) إلى phosphatidylinositol 3،4،5-triphosphate (PIP3). ينشط هذا بروتين كيناز بشكل غير مباشر ، PKB (Akt) ، عن طريق الفسفرة. يقوم PKB بعد ذلك بفوسفوريلات العديد من البروتينات المستهدفة ، بما في ذلك glycogen synthase kinase 3 (GSK-3). GSK-3 هي المسؤولة عن الفسفرة (وبالتالي إلغاء تنشيط) سينسيز الجليكوجين. عندما يتم فسفرة GSK-3 ، يتم إلغاء تنشيطه ، ويمنع من إلغاء تنشيط سينسيز الجليكوجين. بهذه الطريقة الملتوية ، يزيد الأنسولين من تخليق الجليكوجين.

تحلل الأنسولين تحرير

بمجرد أن يرسو جزيء الأنسولين على المستقبل ويؤثر على عمله ، قد يتم إطلاقه مرة أخرى في البيئة خارج الخلية أو قد تتحلل بواسطة الخلية. عادة ما ينطوي التدهور على الالتقام الخلوي لمركب مستقبلات الأنسولين متبوعًا بفعل إنزيم الأنسولين المهين. تتحلل معظم جزيئات الأنسولين بفعل خلايا الكبد. تشير التقديرات إلى أن جزيء الأنسولين النموذجي يتحلل أخيرًا بعد حوالي 71 دقيقة من إطلاقه الأولي في الدورة الدموية. [17]

تحرير نظام المناعة

إلى جانب وظيفة التمثيل الغذائي ، يتم التعبير عن مستقبلات الأنسولين أيضًا في الخلايا المناعية ، مثل البلاعم ، والخلايا البائية ، والخلايا التائية. على الخلايا التائية ، لا يمكن اكتشاف التعبير عن مستقبلات الأنسولين أثناء حالة الراحة ، ولكن يتم تنظيمه عند تنشيط مستقبلات الخلايا التائية (TCR). في الواقع ، تم عرض الأنسولين عند توفيره خارجيًا لتعزيزه في المختبر تكاثر الخلايا التائية في النماذج الحيوانية. تعد إشارات مستقبلات الأنسولين مهمة لزيادة التأثير المحتمل للخلايا التائية أثناء العدوى والالتهابات الحادة. [18] [19]

يتمثل النشاط الرئيسي لتنشيط مستقبلات الأنسولين في تحفيز امتصاص الجلوكوز. لهذا السبب تؤدي "الحساسية تجاه الأنسولين" ، أو انخفاض إشارات مستقبلات الأنسولين ، إلى الإصابة بداء السكري من النوع الثاني - حيث لا تستطيع الخلايا امتصاص الجلوكوز ، والنتيجة هي ارتفاع السكر في الدم (زيادة في الجلوكوز المنتشر) ، وجميع العواقب التي نتيجة مرض السكري.

عدد قليل من المرضى الذين يعانون من طفرات متماثلة اللواقح في INSR تم وصف الجين الذي يسبب متلازمة Donohue أو Leprechaunism. ينتج عن هذا الاضطراب الوراثي المتنحي مستقبلات الأنسولين غير الوظيفية تمامًا. هؤلاء المرضى لديهم آذان منخفضة ، وغالبًا ما تكون بارزة ، وخياشيم متوهجة ، وشفاه سميكة ، وتأخر شديد في النمو. في معظم الحالات ، تكون التوقعات بالنسبة لهؤلاء المرضى سيئة للغاية ، حيث تحدث الوفاة خلال السنة الأولى من العمر. تتسبب الطفرات الأخرى في نفس الجين في متلازمة رابسون ميندنهال الأقل شدة ، حيث يكون لدى المرضى أسنان غير طبيعية مميزة ولثة تضخمية (لثة) وتضخم في الغدة الصنوبرية. يصاحب كلا المرضين تقلبات في مستوى الجلوكوز: بعد تناول الوجبة ، يكون الجلوكوز مرتفعًا جدًا في البداية ، ثم ينخفض ​​بسرعة إلى مستويات منخفضة بشكل غير طبيعي. [20] الطفرات الجينية الأخرى في جين مستقبلات الأنسولين يمكن أن تسبب مقاومة شديدة للأنسولين. [21]


محتويات

HER2 سمي بهذا الاسم لأنه يحتوي على بنية مشابهة لمستقبل عامل نمو البشرة البشري ، أو HER1. نيو سمي بهذا الاسم لأنه مشتق من خط خلية الورم الأرومي الدبقي في القوارض ، وهو نوع من الأورام العصبية. ErbB-2 تم تسميته لتشابهه مع ErbB (الجين الورمي B) ، الجين الورمي الذي تم اكتشافه لاحقًا لرمز EGFR. أظهر الاستنساخ الجزيئي للجين أن HER2 و Neu و ErbB-2 كلها مشفرة بواسطة نفس أخصائيي تقويم العظام. [9]

ERBB2، وهو أحد الجينات الورمية المعروفة ، يقع في الذراع الطويلة للكروموسوم البشري 17 (17q12).

تتكون عائلة ErbB من أربعة كينازات تيروزين مرتبطة بغشاء البلازما. أحدهما هو erbB-2 ، والأعضاء الآخرون هم مستقبل عامل نمو البشرة ، erbB-3 (ارتباط العصب بالجولين يفتقر إلى مجال كيناز) ، و erbB-4. تحتوي جميعها على مجال ربط يجند خارج الخلية ، ومجال عبر الغشاء ، ومجال داخل الخلايا يمكن أن يتفاعل مع العديد من جزيئات الإشارة ويعرض نشاطًا يعتمد على الترابط ومستقل عن الترابط. والجدير بالذكر أنه لم يتم تحديد أي روابط لـ HER2 حتى الآن. [10] [11] يمكن أن يتغاير HER2 مع أي من المستقبلات الثلاثة الأخرى ويعتبر الشريك المفضل للثنائيات الثنائية لمستقبلات ErbB الأخرى. [12]

ينتج عن Dimerisation الفسفرة الذاتية لبقايا التيروزين داخل المجال السيتوبلازمي للمستقبلات ويبدأ مجموعة متنوعة من مسارات الإشارات.

تحرير تحويل الإشارة

تشمل مسارات الإشارات التي ينشطها HER2 ما يلي: [13]

باختصار ، فإن الإشارة من خلال عائلة مستقبلات ErbB تعزز تكاثر الخلايا وتعارض موت الخلايا المبرمج ، وبالتالي يجب تنظيمها بإحكام لمنع نمو الخلايا غير المنضبط من الحدوث.

تحرير السرطان

التضخيم ، المعروف أيضًا باسم الإفراط في التعبير عن ERBB2 يحدث في حوالي 15-30٪ من سرطانات الثدي. [8] [14] يرتبط ارتباطًا وثيقًا بزيادة تكرار المرض وسوء التشخيص ، ومع ذلك ، فإن العوامل الدوائية التي تستهدف HER2 في سرطان الثدي قد غيرت بشكل إيجابي بشكل كبير التاريخ الطبيعي لسوء التشخيص لسرطان الثدي الإيجابي HER2. [15] من المعروف أيضًا أن الإفراط في التعبير يحدث في المبيض ، [16] وسرطان المعدة ، وسرطان الرئة [17] والأشكال العدوانية من سرطان الرحم ، مثل سرطان بطانة الرحم المصلي ، [18] [19] على سبيل المثال يتم التعبير عن HER2 بشكل مفرط في حوالي 7-34٪ من المرضى المصابين بسرطان المعدة [20] [21] وفي 30٪ من سرطان القنوات اللعابية. [22]

HER2 هو كولوكاليزد وفي معظم الأحيان ، يتضافر مع الجين GRB7 ، وهو أحد الأورام السرطانية الأولية المرتبطة بالثدي ، وخلية الخصية الجرثومية ، وأورام المعدة ، والمريء.

ثبت أن بروتينات HER2 تشكل مجموعات في أغشية الخلايا التي قد تلعب دورًا في تكوين الأورام. [23] [24]

أشارت الأدلة أيضًا إلى تورط إشارات HER2 في مقاومة عقار سيتوكسيماب للسرطان الذي يستهدف EGFR. [25]

تحرير الطفرات

علاوة على ذلك ، تم تحديد التعديلات الهيكلية المتنوعة التي تسبب إطلاقًا مستقلًا عن الترابط لهذا المستقبل ، وذلك في حالة عدم وجود مستقبل مفرط في التعبير. تم العثور على HER2 في مجموعة متنوعة من الأورام وبعض هذه الأورام تحمل طفرات نقطية في التسلسل الذي يحدد مجال الغشاء لـ HER2. يمكن أن يؤدي استبدال حمض الغلوتاميك بحمض الجلوتاميك في مجال الغشاء إلى التكوّن التكويني لهذا البروتين في حالة عدم وجود يجند. [26]

تم العثور على طفرات HER2 في سرطانات الرئة ذات الخلايا غير الصغيرة (NSCLC) ويمكنها توجيه العلاج. [27]

HER2 هو هدف الجسم المضاد أحادي النسيلة تراستوزوماب (يُسوق باسم هرسبتين). تراستوزوماب فعال فقط في السرطانات حيث يكون HER2 مفرط التعبير. يوصى باستخدام علاج تراستوزوماب لمدة عام لجميع المرضى المصابين بسرطان الثدي الإيجابي HER2 والذين يتلقون أيضًا العلاج الكيميائي. [28] يعد العلاج الأمثل لمدة اثني عشر شهرًا من العلاج بالتراستوزوماب. أظهرت التجارب المعشاة عدم وجود فائدة إضافية بعد 12 شهرًا ، في حين تبين أن 6 أشهر كانت أقل من 12. يتم إعطاء تراستوزوماب عن طريق الوريد أسبوعيًا أو كل 3 أسابيع. [29]

تأثير مهم في اتجاه مجرى النهر لربط تراستوزوماب بـ HER2 هو زيادة p27 ، وهو بروتين يوقف تكاثر الخلايا. [30] جسم مضاد آخر أحادي النسيلة ، Pertuzumab ، الذي يثبط ثنائيات مستقبلات HER2 و HER3 ، تمت الموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء لاستخدامه مع تراستوزوماب في يونيو 2012.

اعتبارًا من نوفمبر 2015 ، هناك عدد من التجارب السريرية الجارية والمكتملة مؤخرًا لعوامل مستهدفة جديدة لسرطان الثدي النقيلي HER2 + ، على سبيل المثال margetuximab. [31]

بالإضافة إلى ذلك ، NeuVax (Galena Biopharma) هو علاج مناعي يعتمد على الببتيد الذي يوجه الخلايا التائية "القاتلة" لاستهداف وتدمير الخلايا السرطانية التي تعبر عن HER2. لقد دخلت المرحلة 3 من التجارب السريرية.

لقد وجد أن المرضى الذين يعانون من ER + (مستقبلات هرمون الاستروجين إيجابية) / HER2 + مقارنة مع سرطانات الثدي ER- / HER2 + قد يستفيدون بالفعل أكثر من الأدوية التي تثبط المسار الجزيئي PI3K / AKT. [32]

يمكن أيضًا قمع الإفراط في التعبير عن HER2 عن طريق تضخيم الجينات الأخرى. تُجرى الأبحاث حاليًا لاكتشاف الجينات التي قد يكون لها هذا التأثير المطلوب.

يتم تنظيم التعبير عن HER2 عن طريق الإشارة من خلال مستقبلات هرمون الاستروجين. عادة ، يعمل استراديول وتاموكسيفين من خلال مستقبلات هرمون الاستروجين على تنظيم التعبير عن HER2. ومع ذلك ، عندما تتجاوز نسبة المنشط AIB-3 تلك الموجودة في الكابح PAX2 ، يتم تنظيم تعبير HER2 في وجود عقار تاموكسيفين ، مما يؤدي إلى سرطان الثدي المقاوم لعقار تاموكسيفين. [33] [34]

تحرير خزعة السرطان

يتم إجراء اختبار HER2 في مرضى سرطان الثدي لتقييم الإنذار وتحديد مدى ملاءمة العلاج بالتراستوزوماب. من المهم أن يقتصر عقار تراستوزوماب على الأفراد المصابين بـ HER2 لأنه مكلف وقد ارتبط بتسمم القلب. [35] بالنسبة للأورام الإيجابية HER2 ، من الواضح أن مخاطر تراستوزوماب تفوق الفوائد.

عادة ما يتم إجراء الاختبارات على عينات خزعة الثدي التي يتم الحصول عليها إما عن طريق الشفط بإبرة رفيعة أو خزعة الإبرة الأساسية أو خزعة الثدي بمساعدة الفراغ أو الاستئصال الجراحي. تُستخدم الكيمياء الهيستولوجية المناعية لقياس كمية بروتين HER2 الموجود في العينة. تشمل أمثلة هذا الاختبار HercepTest و Dako و Glostrup و Denmark. يتم إعطاء العينة درجة بناءً على نمط تلطيخ غشاء الخلية.

  • تلطيخ الغشاء الكامل الذي يكون إما غير منتظم أو ضعيف الشدة ، ولكن له توزيع محيطي في 10٪ على الأقل من الخلايا. [37] [38]

يجب بعد ذلك التحقق من صحة العينات ذات نتائج IHC الملتبسة باستخدام التألق في التهجين في الموقع (FISH). يمكن استخدام FISH لقياس عدد نسخ الجين الموجودة والتي يُعتقد أنها أكثر موثوقية من IHC. [39]

تحرير المصل

يمكن التخلص من المجال خارج الخلوي لـ HER2 من سطح الخلايا السرطانية والدخول في الدورة الدموية. يوفر قياس المصل HER2 عن طريق مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) طريقة أقل توغلاً لتحديد حالة HER2 من الخزعة وبالتالي تم التحقيق على نطاق واسع. أشارت النتائج حتى الآن إلى أن التغييرات في تركيزات مصل HER2 قد تكون مفيدة في التنبؤ بالاستجابة للعلاج بالتراستوزوماب. [40] ومع ذلك ، فإن قدرته على تحديد الأهلية للعلاج بالتراستوزوماب أقل وضوحًا. [41]


محتويات

كانت أول RTKs التي تم اكتشافها هي EGF و NGF في الستينيات ، لكن تصنيف مستقبلات كينازات التيروزين لم يتم تطويره حتى السبعينيات. [5]

تم تحديد ما يقرب من 20 فئة مختلفة من فئات RTK. [6]

  1. RTK class I (عائلة مستقبلات EGF) (عائلة ErbB)
  2. RTK class II (عائلة مستقبلات الأنسولين) (عائلة مستقبلات PDGF)
  3. فئة RTK IV (عائلة مستقبلات VEGF)
  4. فئة RTK V (عائلة مستقبلات FGF)
  5. RTK الفئة السادسة (عائلة مستقبلات CCK)
  6. RTK الفئة السابعة (عائلة مستقبلات NGF)
  7. فئة RTK الثامن (عائلة مستقبلات HGF)
  8. RTK class IX (عائلة مستقبلات Eph)
  9. فئة RTK X (عائلة مستقبلات AXL)
  10. فئة RTK XI (عائلة مستقبلات TIE)
  11. فئة RTK XII (عائلة مستقبلات RYK)
  12. فئة RTK XIII (عائلة مستقبلات DDR)
  13. فئة RTK XIV (عائلة مستقبلات RET)
  14. فئة RTK XV (عائلة مستقبلات ROS)
  15. فئة RTK XVI (عائلة مستقبلات LTK)
  16. فئة RTK XVII (عائلة مستقبلات ROR)
  17. فئة RTK XVIII (عائلة مستقبلات MuSK)
  18. فئة RTK XIX (مستقبلات LMR)
  19. RTK فئة XX (غير محدد)

معظم RTKs هي مستقبلات أحادية الوحدة ولكن بعضها موجود كمجمعات متعددة ، على سبيل المثال ، مستقبلات الأنسولين التي تشكل ثنائيات مرتبطة بثنائي كبريتيد في وجود هرمون (الأنسولين) علاوة على ذلك ، يؤدي الارتباط الترابطي إلى المجال خارج الخلية إلى تكوين ثنائيات المستقبل. [7] يحتوي كل مونومر على مجال واحد يمتد عبر غشاء كاره للماء يتكون من 25 إلى 38 من الأحماض الأمينية ومنطقة طرف N خارج الخلية ومنطقة طرفية C داخل الخلايا. [8] تعرض المنطقة الطرفية N خارج الخلية مجموعة متنوعة من العناصر المحفوظة بما في ذلك النطاقات الشبيهة بالجلوبيولين المناعي (Ig) أو عامل نمو البشرة (EGF) ، أو تكرارات الفبرونيكتين من النوع الثالث ، أو المناطق الغنية بالسيستين والتي تتميز بكل عائلة فرعية من RTKs تحتوي هذه المجالات بشكل أساسي على موقع ربط يجند ، والذي يربط الروابط خارج الخلية ، على سبيل المثال ، عامل نمو أو هرمون معين. [2] تعرض المنطقة الطرفية C داخل الخلايا أعلى مستوى من الحفظ وتشمل المجالات المحفزة المسؤولة عن نشاط كيناز لهذه المستقبلات ، والتي تحفز مستقبلات الفسفرة الذاتية والتيروزين الفسفرة لركائز RTK. [2]

في الكيمياء الحيوية ، أ كيناز هو نوع من الإنزيم الذي ينقل مجموعات الفوسفات (انظر أدناه) من جزيئات مانحة عالية الطاقة ، مثل ATP (انظر أدناه) إلى جزيئات مستهدفة محددة (ركائز) تسمى العملية الفسفرة. على العكس من ذلك ، يُعرف الإنزيم الذي يزيل مجموعات الفوسفات من الأهداف باسم الفوسفاتيز. تسمى إنزيمات كيناز التي تفسفر على وجه التحديد الأحماض الأمينية التيروزين كينازات التيروزين.

عندما يرتبط عامل النمو بالمجال خارج الخلوي لـ RTK ، يتم تشغيل dimerization مع RTKs المجاورة الأخرى. يؤدي التقليل إلى تنشيط سريع لمجالات كيناز السيتوبلازم للبروتين ، حيث أن الركيزة الأولى لهذه المجالات هي المستقبل نفسه. ونتيجة لذلك ، يصبح المستقبِل المُنشَّط مُفسَفًا ذاتيًا على العديد من بقايا التيروزين المحددة داخل الخلايا.

من خلال وسائل متنوعة ، عادةً ما يتسبب الارتباط الترابطي خارج الخلية في ثنائيات المستقبلات أو استقرارها. هذا يسمح للتيروزين في الجزء السيتوبلازمي من كل مستقبل مونومر عبر- يتم فسفرته بواسطة مستقبل شريكه ، وينتشر إشارة عبر غشاء البلازما. [9] تخلق الفسفرة لبقايا التيروزين المحددة داخل المستقبل النشط مواقع ربط للبروتينات المحتوية على مجال التماثل 2 (SH2) ومجال الفوسفوتيروزين (PTB). [10] [11] تتضمن بروتينات معينة تحتوي على هذه المجالات Src و phospholipase Cγ. تؤدي الفسفرة وتفعيل هذين البروتينين على ارتباط المستقبلات إلى بدء مسارات نقل الإشارة. تعمل البروتينات الأخرى التي تتفاعل مع المستقبل النشط كبروتينات محول وليس لها نشاط إنزيمي داخلي خاص بها. تربط بروتينات المحول هذه تنشيط RTK بمسارات تحويل الإشارات في اتجاه مجرى النهر ، مثل سلسلة إشارات MAP kinase. [2] مثال على مسار نقل الإشارة الحيوي يتضمن مستقبلات التيروزين كيناز ، c-met ، وهو أمر ضروري لبقاء وتكاثر الخلايا العضلية المهاجرة أثناء تكوين العضل. يؤدي نقص c-met إلى تعطيل تكوين العضل الثانوي - كما هو الحال في LBX1 - يمنع تكوين عضلات الأطراف. يتم تصنيف هذا الإجراء المحلي لـ FGFs (عوامل نمو الخلايا الليفية) مع مستقبلات RTK الخاصة بهم على أنها إشارات paracrine. نظرًا لأن مستقبلات RTK تفسد بقايا التيروزين المتعددة ، فيمكنها تنشيط مسارات متعددة لنقل الإشارات.

عائلة مستقبلات عامل نمو البشرة

عائلة بروتين ErbB أو عائلة مستقبلات عامل نمو البشرة (EGFR) هي عائلة مكونة من أربعة كينازات التيروزين ذات الصلة بنيوياً. يرتبط عدم كفاية إشارات ErbB في البشر بتطور الأمراض التنكسية العصبية ، مثل التصلب المتعدد ومرض الزهايمر. [12] في الفئران ، يؤدي فقدان الإشارة من قبل أي فرد من عائلة ErbB إلى الموت الجنيني مع حدوث عيوب في الأعضاء بما في ذلك الرئتين والجلد والقلب والدماغ. ترتبط إشارات ErbB المفرطة بتطور مجموعة متنوعة من أنواع الأورام الصلبة. تم العثور على ErbB-1 و ErbB-2 في العديد من السرطانات البشرية وقد تكون إشاراتهما المفرطة عوامل حاسمة في تطور هذه الأورام والأورام الخبيثة. [13]

تحرير عائلة مستقبلات عامل نمو الخلايا الليفية (FGFR)

تشكل عوامل نمو الخلايا الليفية أكبر عائلة من روابط عامل النمو عند 23 عضوًا. [14] ينتج عن التضفير الطبيعي البديل لأربعة جينات مستقبلات عامل نمو الأرومة الليفية (FGFR) إنتاج أكثر من 48 من الأشكال الإسوية المختلفة لـ FGFR. [15] تختلف هذه الأشكال الإسوية في خصائص ارتباطها بالرابط ونطاقات كيناز ، ومع ذلك ، تشترك جميعها في منطقة مشتركة خارج الخلية تتكون من ثلاثة مجالات شبيهة بالجلوبيولين المناعي (D1-D3) ، وبالتالي تنتمي إلى عائلة الغلوبولين المناعي الفائقة. [16] تحدث التفاعلات مع FGFs عبر مجالات FGFR D2 و D3. يمكن تنشيط كل مستقبل من خلال العديد من عوامل FGFs. في كثير من الحالات ، يمكن لـ FGFs نفسها تنشيط أكثر من مستقبل واحد. لكن هذا ليس هو الحال مع FGF-7 ، الذي يمكنه تنشيط FGFR2b فقط. [15] كما تم تحديد جين لبروتين خامس FGFR ، FGFR5. على عكس FGFRs 1-4 ، فإنه يفتقر إلى مجال كيناز التيروزين السيتوبلازمي ، ويشتمل الشكل الإسوي الوحيد ، FGFR5γ ، فقط على المجالات خارج الخلية D1 و D2. [17]

تحرير عائلة مستقبلات عامل النمو البطاني الوعائي (VEGFR)

عامل النمو البطاني الوعائي (VEGF) هو أحد المحرضات الرئيسية لتكاثر الخلايا البطانية ونفاذية الأوعية الدموية. يرتبط اثنان من RTKs بـ VEGF على سطح الخلية ، VEGFR-1 (Flt-1) و VEGFR-2 (KDR / Flk-1). [18]

تحتوي مستقبلات VEGF على جزء خارج الخلية يتكون من سبعة نطاقات شبيهة بالـ Ig ، لذا ، مثل FGFRs ، تنتمي إلى عائلة الغلوبولين المناعي الفائقة. كما أنها تمتلك غشاءًا واحدًا يمتد على منطقة وجزء داخل الخلية يحتوي على مجال انقسام التيروزين-كينيز. يرتبط VEGF-A بـ VEGFR-1 (Flt-1) و VEGFR-2 (KDR / Flk-1). يبدو أن VEGFR-2 يتوسط تقريبًا في جميع الاستجابات الخلوية المعروفة لـ VEGF. وظيفة VEGFR-1 أقل تحديدًا ، على الرغم من أنه يُعتقد أنها تعدل إشارات VEGFR-2. قد تكون الوظيفة الأخرى لـ VEGFR-1 هي العمل كمستقبل وهمي / شرك ، وعزل VEGF من ارتباط VEGFR-2 (يبدو أن هذا مهم بشكل خاص أثناء تكوين الأوعية الدموية في الجنين). تم اكتشاف مستقبل ثالث (VEGFR-3) ومع ذلك ، فإن VEGF-A ليس رابطًا لهذا المستقبل. يتوسط VEGFR-3 في تكوين الأوعية اللمفية استجابةً لـ VEGF-C و VEGF-D.

عائلة مستقبلات RET تحرير

التضفير البديل الطبيعي لـ ريت ينتج عن الجين إنتاج 3 أشكال مختلفة من البروتين RET. تحتوي RET51 و RET43 و RET9 على 51 و 43 و 9 من الأحماض الأمينية في ذيلها الطرفي C ، على التوالي. [19] الأدوار البيولوجية للأشكال الإسوية RET51 و RET9 هي الأدوار الأكثر دراسة في الجسم الحي، لأن هذه هي الأشكال الإسوية الأكثر شيوعًا التي يحدث فيها RET.

RET هو مستقبل أعضاء عائلة عامل التغذية العصبية المشتق من خط الخلية الدبقية (GDNF) لجزيئات الإشارات خارج الخلية أو الروابط (GFLs). [20]

من أجل تنشيط RET ، يجب أن تشكل GFLs معقدًا مع مستقبلات مشتركة glycosylphosphatidylinositol (GPI). يتم تصنيف المستقبلات المشتركة نفسها على أنها أعضاء في عائلة بروتين مستقبلات GDNF- α (GFRα). يُظهر أعضاء مختلفون من عائلة GFRα (GFRα1-GFRα4) نشاطًا محددًا للربط لـ GFLs معين. [21] عند تكوين معقد GFL-GFRα ، يجمع المركب بعد ذلك جزيئين من RET ، مما يؤدي إلى تفاعل الفسفرة الذاتية العابرة لبقايا التيروزين المحددة داخل مجال كيناز التيروزين لكل جزيء RET. ثم تبدأ عملية فسفرة هذه التيروزينات بعمليات نقل الإشارات داخل الخلايا. [22]

عائلة مستقبلات إف

تعد مستقبلات إيفرين وإيف هي أكبر فصيلة فرعية من RTKs.

عائلة مستقبلات مجال الديسكودين (DDR) تحرير

تعتبر DDRs فريدة من نوعها من حيث RTK من حيث أنها ترتبط بالكولاجين بدلاً من عوامل النمو القابلة للذوبان. [23]

يتم تنظيم مسار مستقبلات التيروزين كيناز (RTK) بعناية من خلال مجموعة متنوعة من حلقات التغذية الراجعة الإيجابية والسلبية. [24] نظرًا لأن RTKs تنسق مجموعة متنوعة من الوظائف الخلوية مثل تكاثر الخلايا وتمايزها ، يجب تنظيمها لمنع التشوهات الشديدة في الأداء الخلوي مثل السرطان والتليف. [25]

تحرير فوسفات التيروزين البروتين

بروتين التيروزين الفوسفاتيز (PTPs) عبارة عن مجموعة من الإنزيمات التي تمتلك مجالًا تحفيزيًا مع نشاط فسفوهيدرولاز خاص بالفوسفوتيروزين. PTPs قادرة على تعديل نشاط مستقبلات كينازات التيروزين بطريقة إيجابية وسلبية. [26] يمكن لـ PTPs إزالة الفسفرة من بقايا التيروزين المُفَسَفَرة المنشطة على RTKs [27] مما يؤدي فعليًا إلى إنهاء الإشارة. أظهرت الدراسات التي تتضمن PTP1B ، وهو PTP معروف على نطاق واسع يشارك في تنظيم دورة الخلية وإشارات مستقبلات السيتوكين ، أنه يزيل الفسفرة عن مستقبل عامل نمو البشرة [28] ومستقبل الأنسولين. [29] من ناحية أخرى ، فإن بعض PTPs هي مستقبلات سطح الخلية التي تلعب دورًا إيجابيًا في تكاثر إشارات الخلية. يلعب Cd45 ، وهو بروتين سكري على سطح الخلية ، دورًا مهمًا في نزع الفسفرة الذي يحفزه المستضد لفوسفوتيروزينات معينة تمنع مسار Src. [30]

تحرير هيرستاتين

Herstatin هو مثبط ذاتي لعائلة ErbB ، [31] والذي يرتبط بـ RTKs ويمنع تضاعف المستقبلات وفسفرة التيروزين. [27] أسفرت خلايا CHO المنقولة بالهيرستاتين عن انخفاض قلة قلة مستقبلات المستقبل ، ونمو نسيلي وتفسفر التيروزين للمستقبل استجابة لـ EGF. [32]

تحرير مستقبلات الالتقام

يمكن أن تتعرض RTKs المنشط لعملية الالتقام الخلوي مما يؤدي إلى تنظيم منخفض للمستقبل وفي النهاية سلسلة الإشارات. [3] تتضمن الآلية الجزيئية ابتلع RTK عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة الكلاذرين ، مما يؤدي إلى تدهور داخل الخلايا. [3]

أصبحت RTK هدفًا جذابًا للعلاج الدوائي نظرًا لتورطها في مجموعة متنوعة من التشوهات الخلوية مثل السرطان والأمراض التنكسية وأمراض القلب والأوعية الدموية. وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) على العديد من الأدوية المضادة للسرطان التي تسببها RTKs المنشط. تم تطوير الأدوية لاستهداف المجال خارج الخلية أو المجال التحفيزي ، وبالتالي تثبيط ارتباط الترابط ، أو قلة القلة المستقبلة. [33] تم استخدام Herceptin ، وهو جسم مضاد وحيد النسيلة قادر على الارتباط بالمجال خارج الخلية لـ RTK ، لعلاج فرط إفراز HER2 في سرطان الثدي. [34]

مثبطات الجزيئات الصغيرة والأجسام المضادة وحيدة النسيلة (المعتمدة من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية) ضد RTKs لعلاج السرطان [3]
جزيء صغير استهداف مرض سنة الاعتماد
إيماتينيب (جليفيك) PDGFR ، KIT ، Abl ، Arg CML ، GIST 2001
جيفيتينيب (إيريسا) EGFR سرطان المريء ، الورم الدبقي 2003
إرلوتينيب (تارسيفا) EGFR سرطان المريء ، الورم الدبقي 2004
سورافينيب (نيكسافار) راف ، VEGFR ، PDGFR ، Flt3 ، KIT سرطان الخلايا الكلوية 2005
سونيتينيب (سوتنت) KIT، VEGFR، PDGFR، Flt3 سرطان الخلايا الكلوية ، الجهاز الهضمي ، سرطان البنكرياس والغدد الصماء 2006
داساتينيب (سبريسيل) Abl ، Arg ، KIT ، PDGFR ، Src سرطان الدم النخاعي المزمن المقاوم للإيماتينيب 2007
Nilotinib (Tasigna) Abl, Arg, KIT, PDGFR Imatinib-resistant CML 2007
Lapatinib (Tykerb) EGFR, ErbB2 Mammary carcinoma 2007
Trastuzumab (Herceptin) ErbB2 Mammary carcinoma 1998
Cetuximab (Erbitux) EGFR Colorectal cancer, Head and neck cancer 2004
Bevacizumab (Avastin) VEGF Lung cancer, Colorectal cancer 2004
Panitumumab (Vectibix) EGFR سرطان قولوني مستقيمي 2006

+ Table adapted from "Cell signalling by receptor-tyrosine kinases," by Lemmon and Schlessinger's, 2010. زنزانة, 141، ص. 1117–1134.


Nuclear localization of EGF receptor and its potential new role as a transcription factor

Epidermal growth factor receptor (EGFR) has been detected in the nucleus in many tissues and cell lines. However, the potential functions of nuclear EGFR have largely been overlooked. Here we demonstrate that nuclear EGFR is strongly correlated with highly proliferating activities of tissues. When EGFR was fused to the GAL4 DNA-binding domain, we found that the carboxy terminus of EGFR contained a strong transactivation domain. Moreover, the receptor complex bound and activated AT-rich consensus-sequence-dependent transcription, including the consensus site in cyclin D1 promoter. By using chromatin immunoprecipitation assays, we further demonstrated that nuclear EGFR associated with promoter region of cyclin D1 في الجسم الحي. EGFR might therefore function as a transcription factor to activate genes required for highly proliferating activities.


نتائج

ßTCP binding peptides identified by phage display

Three rounds of panning yielded plaques for three of the six conditions: ßTCP blocked with BSA ßTCP blocked with OBB buffer (non-mammalian blocking buffer) and ßTCP-PLGA composite blocked with OBB buffer. Mock conditions (tubes only) and ßTCP-PLGA blocked with albumin (BSA) did not yield plaques at the 2 nd and 3 rd round respectively. The sequence Leu-Leu-Ala-Asp-Thr-Thr-His-His-Arg-Pro-Trp-Thr was identified in a total of 28% (8/29) of the clones: 5 from ßTCP blocked with BSA 2 from ßTCP blocked with OBB protein buffer and 1 from composite ßTCP-PLGA blocked with OBB buffer, ( Fig 2A ). The remaining 21 clones showed only modest sequence similarity based on the BLOSUM62 scores ( Fig 2A ).

The 12-amino acid consensus sequence (Mث = 1448 Da) includes one negatively charged residue (Asp), one positively-charged residue (Arg), and has a predicted pI of 6.92. Interestingly, the sequence includes two histidines (nominal pK of 6.1), which may become protonated in the low-pH environment of post-surgical inflammation or abstract protons from the calcium phosphate surface. The peptide is predicted to be relatively soluble based on a grand average of hydropathicity (GRAVY) score in the moderately negative range (-0.800). The extinction coefficient (water) at 280 nm was determined to be 5500 M -1 cm -1 .

Binding affinities of EGF fusion proteins with single and concatameric ßTCP binding peptides

Based on the biophysics of interactions between the EGFR and tethered EGF, it is desirable to present the EGF moiety using a spacer to enhance accessibility of the ligand [31,50,51]. We therefore fused the binding peptide sequences to the N-terminus of human EGF (53 amino acids MW = 6.2KDa) with an intervening 106 amino acid sequence comprising a coiled-coil sequence (46 amino acids, MW = 5.4 KDa) flanked on both ends by a flexible, protease-resistant spacer (25 amino acids MW = 1.9KDa) along with several restriction enzyme sites for cloning (See S1 Table for protein sequence). In previous work, we used paired high-affinity heterospecific coiled-coil sequences with the same protease-resistant spacer in order to dimerize EGF and other EGFR family ligands, and had determined that the fusion proteins and their dimers were active when constructed as either N-terminal or C-terminal fusions [48].

Further, we reasoned that the binding affinity of the peptide to ßTCP might be further enhanced by concatamerization of the binding sequence. We used mutagenesis (see Methods) to concatamerize the 12-mer ßTCP binding peptide, yielding protein fusions with 3, 5, and 10 repeats of the 12 amino acid ßTCP binding unit (LLADTTHHRPWT) flanked by other relevant protein domains as depicted in Fig 1 (see Methods). We first examined the relative binding affinities of the fusion proteins as a function of the number of repeats of the binding domain in the fusion protein using a semi-quantitative approach based on eluting proteins followed by western blot analysis ( Fig 2B and 2C ). We titrated the adsorption concentrations across a range of 0� μM and found that binding exhibited a profound dependence on the number of 12-mer repeats (3, 5 or 10) in the binding domain ( Fig 2B and 2C ). Based on these results, we selected the fusion protein with the 10x linear concatamer, referred to as BP10-T-EGF (See Fig 1 ), to perform all subsequent cell interaction experiments.

BP10-T-EGF in solution exhibits wild-type soluble EGF activity

After selecting BP10-T-EGF as the best binder, we confirmed the purity and activity of each recombinantly-produced 10-mer protein batch prior to use in cell phenotypic assays. Western blots of samples subjected to SDS-PAGE showed that the EGF is co-localized with the 73 kDa band ( Fig 3A ), as expected for intact BP10-T-EGF. Biological activity of BP10-T-EGF compared to control wild type EGF was assessed by analyzing activation of Erk-1 and Erk-2 (Erk1/2), a signaling pathway that shows maximal phosphorylation 7� min after stimulation of EGFR in MSC [20,30,31,50�]. Compared to unstimulated controls, a 2.5 to 3-fold increase in ERK1/2 phosphorylation was observed 10 min after stimulation of MSC by either wild type EGF or BP10-T-EGF ( Fig 3B ). Results were normalized to the loading control GAPDH (N = 3 per condition one-way ANOVA pπ.0001 *pairwise comparisons with control were p𢙀.001 using Tukey’s multiple comparisons test all data was log-transformed before analysis). There was no statistical difference between the pairwise comparisons of wild type EGF and soluble BP10-T-EGF (pϠ.05 Tukey’s test). Thus, the EGF domain in BP10-T-EGF appears to be fully competent to activate the EGFR.

Binding and release of BP10-T-EGF tethered to ßTCP scaffolds

Comparable binding isotherms for BP10-T-EGF were observed for crosses of 3 mm and 5 mm using concentrations of 0.2𠄹 μM soluble protein ( Fig 4A ). The resulting range of tEGF surface densities was estimated as 4,000�,000 EGF/μm 2 (see Methods), well within and above the value of 500𠄵,000 EGF/μm 2 found to provide maximal stimulation to epithelial and mesenchymal cells in previous studies employing EGF tethered to polymer substrates [31,50,51]. However, because these previous studies employed tethering schemes that fostered local clustering of tethered EGF, and the binding peptide approach would not necessarily lead to such localized clustering, a tethering concentration of 2 μM (

10,000 EGF/μm 2 ) was chosen for further studies. After a 7-day long incubation of treated (2 μM) scaffolds in 1xPBS at 37C, a

25% release of tethered BP10-T-EGF protein was observed (N = 4 per condition, Fig 4B ). Another stability experiment performed at lower temperatures (4C) using the same buffer revealed there was no statistically significant release of BP10-T-EGF protein from 3mm ßTCP scaffolds (Normalized protein amounts were 1.02 +- 0.09 (day 0) and 1.02 +- 0.11 (day 5) both were normalized to t = 0 N = 3 per condition).

Tethered EGF stimulates an increase in hBMSC number on scaffolds following 7-day culture

After establishing that the EGF domain of the BP10-T-EGF fusion protein induced bioactivity when it was used in soluble form for MSC stimulation (activation of signaling pathways downstream of activated EGFR), we investigated phenotypic responses of low passage primary hBMSC cultured on ßTCP scaffolds modified with BP10-T-EGF fusion protein for three different densities of adsorbed BP10-T-EGF fusion protein. We have previously shown that EGF tethered to polymer substrates via polyethylene oxide (PEO) tethers can enhance proliferation of hBMSC maintained in both expansion and osteogenic media [34] We used day 7 as a metric for comparison in order to allow for several MSC population doublings [54].

Scaffolds (ßTCP crosses, see Methods) were pre-incubated with BP10-T-EGF solutions at concentrations of 0.4 μM, 2 μM, and 9 μM in order to achieve a range of surface densities (estimated as 4,000�,000 BP10-T-EGF per μm 2 ) and to determine dose response. Human BMSCs were seeded onto the treated and control scaffolds and cultured for 7 days in expansion medium. After 7 days, the relative cell numbers were quantified using the Alamar Blue reagent, using cells seeded on standard plates at different densities as a calibration to ensure the assay was in the linear range. All scaffolds treated with BP10-T-EGF had a 2𠄲.3 fold greater number of hBMSC number compared to surfaces without BP10-T-EGF ( Fig 5A N = 3 per condition one-way ANOVA p-valueπ.05 (p-value = 0.02) all pairwise p-values of BP10-T-EGF vs control were π.05 using Tukey’s multiple comparison test). No statistical differences were observed between the different BP10-T-EGF surface densities (All pairwise p-valuesϠ.05 using Tukey’s test). These results indicate that EGF-tethered onto ßTCP scaffolds does not impair expansion of hBMSCs, as the final cell number was greater than the initial number (data not shown), but these data are not sufficient to conclude that tethered EGF enhances proliferation, as differences in initial plating efficiencies together with comparable expansion rates may account for the observed differences at day 7. To parse these mechanisms, we next examined plating efficiencies.

Tethered EGF does not alter plating efficiency of hBMSCs seeded on ßTCP scaffolds

The Alamar Blue assay and other similar kinds of proliferation assays do not have sufficient sensitivity to detect the relatively small number of cells present on scaffolds immediately after seeding. Hence, we developed an approach to directly count cells seeded on scaffolds by embedding scaffolds in agarose, demineralizing to reveal an optically-clear mold, then staining cells and observing them with confocal microscopy. Using this method, we found no statistical differences between the direct count of P3 hBMSCs in the control or BP10-T-EGF conditions for both the 12hr and 24hr time point ( Fig 5B ). This suggests that the increase in hBMSC number observed after a 7-day culture under BP10-T-EGF conditions was most likely due to induction of proliferation and not due to differential plating efficiency.


Where do the phosphate units come from when EGF units dimerize? - مادة الاحياء

C2006/F2402 '10 Outline for Lecture 24 -- (c) 2010 D. Mowshowitz -- Lecture updated 04/26/10

Handouts From last time: 23C -- Stress Response & TK receptors

New this time: 24A -- Basic Processes in Kidney Tubule
24B -- Kidney Structure

Recent NPR story on oxytocin: When the 'Trust Hormone' is out of balance. http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=126141922

A. Lactation -- done last time see handout 23A.

B. Stress response (Handout 23C.)

1. Phase one -- Nerve (Sympathetic) activity stimulates target organs (that are not glands) → Direct response of heart, liver, lungs, etc.

2. Phase two -- Nerve (Sympathetic activity) → activation of glands

أ. Stimulate pancreas → glucagon release stimulated insulin release inhibited → secretion of glucagon → additional stimulation of some of same target organs

ب. Stimulate adrenal medulla → release of epinephrine → stimulation of same targets as sympathetic nerve activity & some additional targets -- hormones can reach where nerves can't go.

3. Phase three -- stimulate HT/AP axis to produce cortisol

HT in brain → releases CRH → AP → releases ACTH → adrenal cortex → produces cortisol → target organs → stimulation of breakdown of fats & protein for energy (sparing glucose for brain) inhibition of immune system.

Note that each additional phase is slower but involves additional degrees of amplification due to second messengers, transcription, etc.

II. Signaling with RTK's. How do RTK's Work?

A. Importance of Catalytic Receptors

  • Many growth factors (such as EGF) and other paracrines, autocrines and juxtacrines act through TK receptors.
  • Insulin, PL, and GH, but not most other endocrines, act through TK receptors. (See Sadava 15.6)

B. Important Properties of Receptor TKs -- See handout 23C & chart below.

1. Receptor is usually a single pass protein

2. Ligand binding usually leads to dimerization of receptors (Sadava fig. 15.6 or Becker 14-17). Why does it matter that TK receptor monomers (or any protein) must dimerize in order to act?

أ. وظيفة: If 1/2 the receptors (1/2 the monomers) are abnormal, most of the dimers that form are abnormal.

ب. Inheritance: "lack of function" mutations in TK receptors are often dominant. (For an example see Becker figs. 14-20 & 14-21 (14-19 & 14-20). Dimers form, but they are inactive. See below for more details.

  • Example? PLC. Ligand binding to TK-linked receptor can activate a type of PLC → IP3 & DAG → etc.
  • This means that the IP3 pathway can be activated by both types of receptors -- GPCRs and TKs.
  • The cAMP pathway (as far as we know) can only be activated by GPCRs.

ج. SH2 domains. Proteins that bind directly to TK have certain types of domains -- usually called SH2 binding domains.

د. Recruitment. Note that the initial target protein(s) to be activated come to or are "recruited by" the TK this is the opposite of the situation with most 2nd messengers where the messenger diffuses throughout the cytoplasm and "seeks out" the target protein to be activated. The recruitment method may be important in localizing the response to a particular part of the cell.

C. A human example of TK receptor signaling: FGF (Fibroblast growth factor) and FGF Receptor. Significance of dimerization. See Becker figs.14-20 & 14-21 (14-19 & 14-20).

1. FGFR is a TK receptor

2. FGF & FGFR needed for proper development as described in Becker chap.14. Failure of signal transmission (or premature transmission) causes developmental abnormalities. انظر بيكر الشكل. 14-20 (10-20).

3. Achondroplasia (a type of dwarfism), is due to a defective FGF receptor.

4. Achondroplasia is dominant. In a heterozygote for achondroplasia, 1/2 the FGF receptor (monomers) are defective, therefore dimers that form are defective.

أ. Example #1: In the example shown in Becker & on handout, the cytoplasmic domain of the defective receptors is missing. Dimers form, but most dimers are never activated -- the two monomers can not phosphorylate each other. (Fig. 14-19) Therefore the signaling is badly disrupted. (In the example shown in Fig. 14-20, the FGF is needed to turn onformation of certain embryonic tissues, so the mutant fails to form these tissues. This type of mutation is called a 'dominant negative' as explained below.)

ب. (FYI) Example #2: In most cases of human achondroplasia, the molecular explanation is different. In these cases, the mutation is in the transmembrane domain of FGF3 Receptor and dimers form, but act abnormally. (In these cases, the FGF signal is needed to turn on bone differentiation and يطفىء cell growth. Mutant dimers signal prematurely, so differentiation starts -- and cell growth stops -- before bones are long enough. This type of mutation is called a 'gain of function' mutation, because it works when it shouldn't.)

5 . Significance of a 'Dominant Negative'

أ. Recessive (ordinary) negative mutations. 'Negative' mutations (those that produce inactive protein) are usually NOT dominant. Most negative or "lack of function" alleles (or mutations) are recessive. If there is a mixture of normal and abnormal protein in the heterozygote, the normal, active, protein usually works (in spite of the presence of abnormal, inactive, protein). So usually, overall, there is NO lack of function in the heterozygote.

ب. 'Dominant negative' mutations. Sometimes negative mutations are dominant. How does this occur? There is a mixture of normal and abnormal protein present, as usual. What's unusual is that the abnormal, inactive, protein 'gets in the way' and interferes with the working of the normal, active, protein. So overall, there is a lack of function in the heterozygote.

ج. Definition: An abnormal allele like the one that produces the FGF receptor without a cytoplasmic domain is called a "dominant negative mutation." A dominant negative allele (or mutation) makes an inactive protein that disrupts function even in the presence of a normal allele (and normal protein). 'Dominant negative' means that the heterozygote is negative for function, not that it doesn't produce any protein.

د. Implications: What does the existence of a dominant negative mutation imply? It indicates that the gene involved probably codes for a protein that must polymerize in order to act.

د. How do GPLR's and RTK's Compare? -- See table below for reference for comparison of basic features of TK or TK linked receptors and G protein linked receptors. For TK's, see Sadava figs. 15.6 & 15. 10 (15.9) or Becker fig. 14-17 for structure and Becker 14-18 for signaling pathway.

# See Becker Fig. 14-4.
## See Becker fig. 14-17 or Sadava 15.6 & 15.3.
*Either part, alpha or beta + gamma may be activator/inhibitor G proteins can also be inhibitory
**SH2 = sarc homology 2 domain

Review problems 6-1 & 6-3

E. Signaling Pathways all interrelate

1. Different 2nd messengers can influence the same enzyme/pathway. See problem 6-20.

2. Each signaling system can affect the others -- For example, Ca ++ levels can affect kinases/phosphatases and phosphorylations can affect Ca ++ transport proteins (& therefore Ca ++ levels). See an advanced text if you are interested in the details.

3. The same signal (same activated TK receptor) may trigger more than one signaling pathway . For example, EGF can trigger both the IP3 pathway and the ras pathway. (Becker fig. 14-18).


رابعا. Intro to Kidney Function (Handout 24A). See also Sadava Sect. 51.4. & 51.5.

Here's an article from the LA Times on a recent artificial kidney.

A. Overall Function -- what does the kidney do?

  • الترشيح

  • tubular secretion (addition of substances to the filtrate) = secretion إلى the tubule

  • tubular reabsorption (removal of substances from filtrate) = reabsorption من عند the tubule

  • control of volume of urine

B. Details of Basic Processes

1 . Basic set up

أ. Capillaries: Artery (from heart) → afferent arteriole → glomerular capillaries → efferent arteriole → peritubular capillaries → venule → vein (back to heart)

ب. Filtration: Material moves from glomerular capillaries into tubule.

ج. Secretion & Reabsorption: Materials moves between inside of tubule and inside of peritubular capillaries (surrounding kidney tubule).

2. The 4 Basic Processes

أ. الترشيح:

(1). Occurs in glomerulus

(2). About 20% of blood liquid (plasma) enters Bowman's capsule = filtrate

(3). Filtrate contains no large proteins or cells

ب. Tubular (selective) secretion: Material is مضاف إلى the filtrate.

  • Secretion = extruded by the cells into extracellular space (into filtrate, lumen, etc.).

  • Excretion = carried out of body in urine or feces.

ج. Tubular (selective) reabsorption: Material is removed fromthe filtrate.

(1). Result of reabsorption: Filtrate does NOT carry certain materials (which are selectively reabsorbed) -- conserves valuable materials returns them to circulation.

(2). Aldosterone affects Na + reabsorption (& K + secretion). Details below.

(1). Water loss is adjusted at the end of the tubule using ADH. (See below.)

(2). Urine can be more -- or less -- concentrated than the plasma. Concentration and/or volume can be varied to suit need.

(3). Water loss or conservation in tubule controls volume of body fluids (not just urine volume). Controls volume of plasma, extra cellular fluid, etc. (& blood pressure).

3. How does tubular secretion/reabsorption occur? Structure of cells lining tubules -- see handout 24A bottom or Sadava fig. 51.12 (for a different example).

أ. Tubules are lined by layer of polarized epithelial cells (similar to those lining intestine)

ب. Materials must cross epithelial cells to enter or exit lumen of tubules.

ج. Interstitial fluid separates epithelial cells and peritubular capillaries.

د. Epithelial cells have different proteins/channels/transporters on their two surfaces -- the apical or luminal surface (facing lumen) and basolateral surface (facing interstitial fluid and capillaries).

ه. Cells in different parts of the tubule have different transporters/channels on their luminal السطحية.

F. All cells in tubule that absorb Na + have the Na + /K + pump on their basolateral surface. Other transporters may vary.

g. What cells transport (& in which direction) depends primarily on which transport proteins are on the luminal surface. Depending on transporters, cells can secrete materials إلى lumen or reabsorb material من عند lumen.

h. Cells lining tubule do actual secretion/reabsorption but peritubular capillaries remove reabsorbed material or provide material to be secreted. Therefore (as shown on handout 24A, top left):

(1). Result of tubular reabsorption = net transfer from filtrate to capillary.

(2). Result of tubular secretion = net transfer from capillary to filtrate.

Try problem 12-3.

3. Example of reabsorption -- see 24A upper right. (Fig. 14-18). How Na + is reabsorbed.

Q: How could K + be secreted? What would you have to add/remove from the diagram?

  • aldosterone affects Na + reabsorption (& K + secretion)

  • ADH affects water reabsorption

ب. Role of aldosterone in Na + reabsorption

(1). Promotes reabsorption of Na +

(2). Stimulates virtually all steps of reabsorption -- all steps shown in 24A, upper right.

ج. Role/Mech. of action of ADH

  • Are they in the luminal membrane, BL membrane, or both?

  • Are they inserted or removed in response to hormone?

  • Why are cells in only some areas of tubule responsive to ADH (or aldosterone)?

د. Questions to think about: Where are the receptors for ADH? Aldosterone? Which hormone elicits a faster response?

See problems 12-8 to 12-10.(See below for location of cells affected by each hormone.)

A. Overall structure -- see handout 24B or Sadava fig. 51.9. Alternatively, see Kimball's biology pages.

1. Kidney has medulla (inner part) and cortex (outer)

2. Functional unit = nephron (Sadava 51.7 )

3. Visible unit (in medulla) = Renal Pyramid = bottoms of many nephrons

4. Tops of nephrons in cortex

B. Structure of Nephron -- see handout 24B or Sadava fig. 51.7 & 51.9 . For EM pictures see Sadava 51.8. (We may do the parts as we need them, but all are summarized here.)

1. Nephron itself -- parts in cortex

أ. Bowman's capsule
ب. proximal (convoluted) tubule
ج. distal (convoluted) tubule

أ. Loop of Henle
ب. Collecting duct (shared by many nephrons)

3. Capillaries (discussed last time)

أ. 2 sets in series

(1). الكبيبي
(أ). form glomerulus inside Bowman's capsule
(ب). function in الترشيح

(2). Peritubular
(أ). surround tubules
(ب). fyi: part in medulla (surrounding loop of Henle) is called the vasa recta
(ج). function in إفراز & أمبير إمتصاص

ب. How capillaries connected. Circulation goes as follows:

Artery (from heart) → afferent arteriole → glomerular capillaries → efferent arteriole → peritubular capillaries → venule → vein (back to heart)


V I. Kidney Function, revisited.

A. Function of Nephron -- Let's follow some liquid through.

2. Reabsorption & secretion (of most substances) occurs in proximal tubule

3. Loop of Henley -- overall picture of state of filtrate

أ. Definition: Osmolarity (Osm) = total solute concentration = concentration of dissolved particles = osmol/liter. (One osmol = 1 mole of solute particles.)

Examples: 1M solution of glucose = 1 Osm 1M solution of NaCl = 2 Osm.

(1). Descending: Osmolarity increases as filtrate descends due to loss of water

(2). Ascending: Osmolarity decreases as filtrate ascends due to loss of salt reaches min. value less than that of blood. Therefore can excrete urine that is hypo-osmotic (less concentrated) than blood.

(3). Overall: Net effect of going through countercurrent loop -- less volume, less total salt to excrete (even if filtrate and blood are iso-osmotic when done).

4. Distal Tubule & Collecting Ducts

أ. Control of removal from filtrate (reabsorption) of remaining Na + (Role of aldosterone.)

ب. Volume Control -- occurs in collecting ducts. (Role of ADH.)

B. Details for Proximal Tubule

1. Many substances removed from lumen by secondary act. المواصلات

أ. examples: glucose and amino acids

ب. AA etc. cross apical/luminal surface of epithelial cell by Na + co-transport -- therefore a lot of Na + removed from filtrate (along with glucose, AA, etc.)

ج. Exit basolateral side of cells into intersit. fluid by facilitated diffusion

ج. Process is similar to absorption in cells lining intestine

2. Na+/K+ pump on basolateral side keeps internal Na+ low.

4. Secretion of most materials (except K + ) occurs here -- toxins etc. transported to filtrate

C. Details of Transport Events in Loop of Henley (See Sadava 51.10)

1. Water permeability. Luminal cell membranes in descending loop and lower part of ascending loop are permeable to water.

2. Generating the Na + gradient in the medulla.

أ. Luminal cell membranes in rest of ascending are impermeable to water and pump NaCl from lumen to interstitial fluid.

ب. NaCl pumped out from تصاعدي loop accumulates in medulla, forming a gradient of increasing osmolarity (outside the tubule) as reach bottom of loop = core of medulla.

3. Water loss: Filtrate from proximal tubule loses water as it descends into medulla → NaCl stays in tubule → high concentration NaCl in tubule → to be removed in ascending. (Na + not pumped out of these cells on BL side.)

4. Escalator Effect: If NaCl diffuses into descending loop, it is carried around and pumped out in ascending = escalator effect.

5. Why called countercurrent? Because flow in two sides of loop is in opposite directions -- physically and with respect to osmolarity.

أ. First leg (descending) of loop removes water → higher osmolarity in filtrate as it proceeds (on the way down).

ب. Second leg (ascending) removes salt → lower osmolarity in filtrate as it proceeds (on the way up).

ج. Net effect is higher osmolarity toward the bottom on both legs.

د. Why doesn't flow in peritubular capillaries (vasa recta) wash out the salt gradient in the medulla? Because capillaries exit out the top of the nephron, carrying a low amount of salt.

See problems 12-1 to 12-3.

D . Distal Tubule and Collecting Ducts -- A few more Details

1. Overall

أ. Reminder: Filtrate entering distal tubule is at minimum osmolarity

ب. This is the only part of the tubule affected by ADH and aldosterone

(1). Events in distal convoluted tubule (& first part of coll. ducts) depend on aldosterone

(2). Events in collecting duct (volume control) depend on ADH

ج. Hormones cause water and/or remaining Na + to be removed (reabsorbed from filtrate)

(1). aldosterone affects Na + reabsorption (& K + secretion) -- See handout 24B, top right.

(2). ADH affects water reabsorption

2. Importance of aldosterone (in water/Na+ balance)

أ. Promotes reabsorption of Na + water follows (not necessarily in same part of tubule).

ب. Amount of Na + reabsorbed due to aldosterone is small % of total, but adds up affects blood pressure.

ج. Aldosterone promotes K + secretion -- this may be of major importance, but we are focusing on role of hormone in Na + balance.

3. Importance of ADH. Controls water retention in body. Osmolarity of filtrate will increase (and volume decrease) in collecting duct if ADH (vasopressin) present and water removed. (See above for mechanism.)

4. Where do the hormones come from? What triggers their production/release?

أ. ADH produced by HT (& released in PP) primarily in response to high osmolarity of blood.

ب. Aldosterone produced by adrenal cortex in response to inadequate blood flow through kidney, not primarily in response to ACTH.

See problems 12-8 to 12-13 & 12-15.

Next Time: Last Lecture! How Kidney Function & Blood Pressure are Regulated Cancer & Control of Cell Growth


Regulation of Cell Proliferation by Receptor Tyrosine Protein Kinases

Cross-linking of receptors causes activation

Tyrosine kinase -containing receptors come in several different forms but they are unified by the presence of a single membrane-spanning domain and an intracellular kinase catalytic domain. The extracellular chains vary considerably as indicated in Figure 10-3 . A general feature of these receptors is that ligand binding causes dimerization, first discovered for the EGF receptor ( Yarden and Schlessinger, 1987 Sternberg and Gullick, 1990 ). In addition to activation by the natural peptide ligands, some (but not all) of the functions of the EGF receptor can be elicited by crosslinking with antibodies ( Defize et al., 1986 Spaargaren et al., 1991 ). Within the family of the receptor tyrosine kinases, ligand-mediated crosslinking is achieved in a number of ways. Platelet-derived growth factor (PDGF) is itself a disulfide-linked dimeric ligand which cross-links two receptors upon binding. FGF uses a heparin oligosaccharide to bring two receptors together. In the case of the insulin receptors, they are already dimerized through a disulfide bridge but nevertheless require insulin in order to signal into the cell ( Ottensmeyer et al., 2000 Yip and Ottensmeyer, 2003 ). EGF is different, its binding causes the receptor to unfold, exposing a dimerization motif that allows the occupied monomers to recognize each other (or to recognize unliganded unfolded ERBB2) ( Yamanaka et al., 2002 Gerrett et al., 2002 ) ( Figure 10-5 ). Since truncated EGF receptors that lack the extracellular ligand-binding domain are constitutively active ( Thiel and Carpenter, 2007 ), it follows that the unoccupied extracellular domain acts to prevent kinase activation. Indeed, dimerization of the receptor brings about a change in the relative position of the transmembrane domains that, in turn, promotes dimerization and activation of the intracellular protein kinase segment ( Endres et al., 2013 ).

Figure 10-5 . Dimerization of the EGF-receptor extracellular segment. (a) The EGF receptor is composed of four extracellular domains, L1, CR, L2, and GH. L1 and L2 carry leucine-rich repeats that function in ligand binding, CR1 is a furin-like cysteine-rich domain and GH is a growth factor receptor domain IV. The intracellular segment contains a tyrosine kinase domain and a long unstructured C-terminal sequence that harbors numerous phosphorylation sites. The C-terminal tail is the substrate of a neighboring receptor (phosphorylation in عبر). Note that in the receptor structure on the left, the extracellular segment folds onto itself the dimerization arm of the CR domain (indicated by a green surface) docks onto the GF domain. The receptor shown is bound to EGF but only to the L1 domain. (b) Binding of EGF to both L1 and L2 causes unfolding and dimerization of the extracellular segment. The dimerization arm of CR now binds to a docking site in the CR domain of the partner (and vice versa). As a consequence, the two transmembrane domains associate with their N-terminal sequences and this, in turn, brings about a change in the position of the kinase domains leading to their activation (not shown, see Figure 10-6 ).

Normally, the kinase domain of the EGFR is inactive because both the activation segment and the αC- helix are wrongly positioned. Moreover, the kinase is tethered to the plasma membrane through both its N-terminal juxtamembrane sequence, which three leucines (motif LLRRL), and through interactions of surface lysines and arginines (positively charged) with negatively charged phospholipids ( Figure 10-6 ) ( Arkhipov et al., 2013 ). Membrane-tethered kinases cannot form dimers. Receptor crosslinking disrupts the membrane binding and allows the two kinases to align asymmetrically, with the C-lobe (activator kinase) binding to the N-lobe (receiver). This causes an outward movement of the activation segment and inward movement of the αC-helix of the receiver kinase ( Figure 10-6 ). The other, activator kinase, remains catalytically incompetent. The EGFR is rendered competent through an allosteric interaction between kinase domains (in other words, an activating “shape change” is caused by protein–protein interaction) ( Jura et al., 2009 Brewer et al., 2009 ). The interaction between the two EGFR-kinase domains is reinforced by the antiparallel association of the helices carrying the –LRRLL motif and by the juxtamembrane region of the receiver kinase which latches onto the activator (juxtamembrane latch). The mode of activation is unique among the tyrosine protein kinases, which otherwise often involves phosphorylation of the activation segment (further discussed in Chapter 15, “Activating the Adaptive Immune System: Role off Non-receptor Tyrosine Kinases” and Chapter 16, “Signaling through the Insulin Receptor” ). However, the mechanism is similar to the one observed with cyclin-dependent protein kinases (CDKs), which are serine/threonine protein kinases. Here allosteric regulation is brought about by a regulatory subunit, named cyclin, that binds the kinase domain.

Figure 10-6 . Allosteric regulation of the EGFR kinase domains through the formation of an asymmetric kinase dimer. In the inactive state (monomer) the kinase domain is tethered to the membrane through an interaction of the LRRLL motif in the juxtamembrane sequence and through binding of lysine residues of the kinase domain to negatively charged lipids. Ligand-mediated dimerization of the extracellular segment leads to dimerization of the transmembrane helix and this disrupts membrane attachment of the kinase domain. Two protein kinase domains now associate head-to-tail (asymmetric dimer) bringing about a conformational change of one kinase only, named the “receiver kinase.” As a consequence, the multiple residues on the adjacent C-terminal tail are phosphorylated. As the kinase domain may change roles, where the activator becomes the receiver kinase, with time both tails will be fully phosphorylated. The phosphate symbol indicates a phosphorylation site (threonine-678) in the juxtamembrane region which inactivates the receptor (part of a negative feedback mechanism).The residues of the human EGFR are numbered according to the sequence information in UniProtKB (with inclusion of the signal peptides, 1–24).

It is likely that the receiver and activator positions can be interchanged, so that the kinases alternate their activity. Indeed EM studies of EGF-treated receptors have revealed that the dimeric extracellular segment is associated with intracellular segments of different conformations, ranging from asymmetric dimers (active), symmetric dimers (inactive) to nonassociated kinase domains ( Mi et al., 2011 ). Importantly, as a consequence of asymmetric dimerization, the C-terminal tails of the two kinases are عبر-phosphorylated (one kinase phosphorylates the tail of the other) on multiple tyrosine residues. The phosphorylated dimer then constitutes the active receptor. For more information about protein kinase activation, return to Chapter 2, “An Introduction to Signal Transduction,” Section “Protein kinase activation mechanisms” ( Figures 2-43 and 2-44 Figure 2-43 Figure 2-44 ).

While certain proteins serve as substrates of the activated EGF receptors, what really matters is the recruitment of signaling partners through the phosphotyrosine residues in the C terminal tail. These phosphotyrosines, within a specific context of five amino acids, bind proteins bearing SH2 or PTB domains ( Liu et al., 2010 ). The recruited proteins can be effectors or adaptors, which serve to bind effectors indirectly ( Anderson et al., 1990 Jones et al., 2006 ) (see Figure 10-4 for a list of such effectors and adaptors, and see Figure 10-8 for more detail about the interaction).

Growth factor receptor dimers can further aggregate into oligomers of several hundreds or even thousands of units. This phenomenon, already recorded at the time when receptor dimerization first came to light ( Yarden and Schlessinger, 1987 ), has now been visualized by the use of fluorescent protein tagging ( Carter and Sorkin, 2006 ). Different types of receptors can be recruited, so that PDGF receptors have been found associated with EGF receptors ( Saito et al., 2001 ) and these aggregates give rise to multiprotein signaling platforms that may contain numerous effectors.


Lectins are carbohydrate-binding proteins. Individual lectins show specificity for particular sugar structures.

This is a homology unit of ∼ 110 amino acids. Although there is variation in primary sequence, the structure of this domain is conserved and organized into two β-sheets, one of three and the other of four strands, which are stabilized by disulphide bonds in most of the cases. Ig domains are found in several proteins, including cell-adhesion molecules and signalling receptors, and have been implicated in protein–protein interactions.

Fibronectin type III (FNIII) domain

FNIII motifs, originally described in the extracellular matrix protein fibronectin, comprise ∼ 90 amino acids. Their three-dimensional structure is similar to that of the immunoglobulin domain. In fibronectin itself, a RGD sequence in the loop that connects the β-sheets in FNIII motif 10 has been implicated in promoting adhesion by binding to integrins. This motif is also found in a wide variety of signalling proteins.

The pKα (also known as pKa) is a measure of the uptake/release of protons by amino acids. It is the negative log to the base 10 of the acid-dissociation constant, which reflects the equilibrium between protonation and deprotonation and indicates the extent of proton dissociation. The log scale is used because this constant differs over orders of magnitude between individual acids the smaller the pKα value, the stronger the acid.


شاهد الفيديو: 2-التحويل من وحدة الكلفن K إلى درجة مئوية أو سلسيوس C ببساطة #درجةالحرارة#كلفن#سلسيوس#فهرنهايت (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Ahote

    عذرا لذلك أتدخل ... في وجهي موقف مماثل. أدعو للمناقشة.

  2. Dait

    هناك شيء في هذا. شكرا على المعلومات ، الآن سأعرف.

  3. Hud

    ما هي الكلمات ... عظيم ، فكرة ممتازة

  4. Mac Alasdair

    أعتقد أن هذه عبارة رائعة.

  5. Deon

    أنا أشترك في كل ما سبق.

  6. Beth

    Wacker ، بالمناسبة ، هذه العبارة الجيدة جدًا ستظهر الآن

  7. Arajind

    فقط هذا ضروري.

  8. Mikasida

    ما هي الكلمات المطلوبة ... رائعة ، عبارة رائعة



اكتب رسالة