научная статья по теме РЕЦЕПТОРЫ СЕМЕЙСТВА EPH КАК ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ МИШЕНИ Химия

Текст научной статьи на тему «РЕЦЕПТОРЫ СЕМЕЙСТВА EPH КАК ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ МИШЕНИ»

БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, 2012, том 38, № 3, с. 267-279

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

УДК 577.25

РЕЦЕПТОРЫ СЕМЕЙСТВА ЕрЬ КАК ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ МИШЕНИ

© 2012 г. С. А. Зозуля*, #, И. П. Удовиченко*****

*КемДив, Инк., 6605Нэнси Ридж Драйв, Сан-Диего, Калифорния 92121, США **Филиал Института биоорганической химии РАН им. академиков М.М. Шемякина

и Ю.А. Овчинникова, г. Пущино ***Пущинский государственный университет, г. Пущино Поступила в редакцию18.01.2011 г. Принята к печати 02.04.2011 г.

Антиангиогенная терапия является сегодня общепринятым и быстро развивающимся подходом в онкологии и других патологиях, сопряженных с процессами аберрантной неоваскуляризации. Известные ограничения существующих клинических препаратов, подавляющих активность сосудистого эндотелиального фактора роста и его рецепторов, диктуют необходимость поиска и экспериментального подтверждения дополнительных молекулярных мишеней в ангиогенезе. В статье дается краткий обзор биологических функций семейства рецепторных тирозинкиназ БрЬ и их лигандов — эфринов в норме и патологии и обсуждются подходы к разработке терапевтических препаратов с анти- и проан-гиогенной и противоопухолевой активностью, основанной на селективной молекулярной регуляции БрЬ-эфриновых сигнальных пар. При этом уделяется также внимание функциональной роли БрЬ-ки-наз и эфринов в таких механизмах канцерогенеза как клеточная пролиферация и инвазивность.

Ключевые слова: ангиогенез, антиангиогенная терапия, онкология, эфрины, тирозинкиназа Eph.

СТРУКТУРА И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БрИ-СЕМЕЙСТВА ТИРОЗИНКИНАЗ

Семейства рецепторных тирозинкиназ БрИ и их мембранно-связанных лигандов — эфринов (БрЬптаз, ББМ) имеют широкий профиль экспрессии в эмбриональных и взрослых тканях. Семейство БрИ делится на два подкласса — БрЪЛ и БрИВ, в соответствии с их структурной гомологией и предпочтительным взаимодействием либо с эфринами А, связанными с мембранами посредством гликозилфосфатидилинозитольной (ОР1) якорной модификации, либо с трансмембранными эфринами В [1, 2]. БрИ-семейство является самым большим подклассом рецепторных тирозинкиназ и состоит из 9 рецепторов класса А (БрЪЛ1— БрЪЛ8, БрЫ0) и 5 рецепторов класса В (БрИВ1— БрИВ4, БрИВ6) у человека и других млекопитающих; вдобавок у других позвоночных были идентифицированы БрЪЛ9 и БрИВ5 [3, 4]. Эти рецепторы взаимодействуют с 5 эфринами класса А (Л1—Л5) и 3 эфринами класса В (В1—В3), еще один эфрин А6 не встречается у млекопитающих [3].

Сокращения: ЭК — сосудистые эндотелиальные клетки, ББК — эфрин, БОБЯ — рецептор эпидермального фактора роста, Бе — константный регион иммуноглобулинов ^О, БОБ — фактор роста фибробластов, БОБЯ — рецептор БОБ, Р13-киназа — фосфатидилинозитол-3-киназа, 8ЖКЛ — малая интерферирующая мРНК, УБОБ — сосудистый эндотели-альный фактор роста, УБОБЯ — рецептор УБОБ.

#Автор для связи (тел.+1(508) 471-42-71; эл. почта: sergey.zozulya@gmail.eom).

Как иллюстрирует рисунок, Eph-рецепторы не обладают строгой лигандной специфичностью внутри комплементарного класса эфринов (EFN), за исключением EphB4, который связывается с высокой аффинностью только с EFN-B2 [5, 6]. Классовая специфичность лиганд-рецепторных взаимодействий также не является абсолютной. Так, EphA4 связывается не только с А-эфринами, но и с эфрином EFN-B2 [1], а киназа EphB2 связывается с EFN-A5 [7]. Следует заметить, что, вследствие широкого диапазона лиганд-рецепторного сродства, наблюдаемого in vitro, клеточно-специ-фической экспрессии этих двух семейств белковых партнеров и их свойству участвовать в нормальных сигнальных процессах в мембранно-ассоцииро-ванном состоянии "in trans" (за редкими исключениями [8, 9]), в реальном биологическом контексте селективность парных взаимодействий Eph-EFN может быть гораздо выше [1]. Исследования последних лет указывают на то, что межклеточные взаимодействия между мембранно-связанными двумерными кластерами Eph-рецеп-торов и эфринов регулируют передачу клеточных сигналов на более высоком уровне функциональной сложности, чем канонические взаимодействия между растворимыми лигандами и мембранными рецепторами [10, 11].

Внеклеточный домен Eph-рецепторов глико-зилирован и состоит из ^-концевого глобулярного домена с иммуноглобулинподобными мотивами, за которым следует цистеинбогатый домен и

Семейства эфринов и их тирозинкиназных рецепторов Eph у млекопитающих: состав, доменная организация и межклеточные взаимодействия. SAM — домен sterile alpha motif, PDZ — домен PDZ (postsynaptic density 95, PSD-85; discs large, Dlg; zonula occludens-1, ZO-1), GPI — гликозилфосфатидилинозитольная С-концевая модификация.

Обратные сигналы

I А6 А7 А8 А10

WW

Прямые сигналы

| J Киназный домен ,_|| Домен SAM

| Фибронектиновый повтор У PDZ-свызывающий сайт Q GPI-якорь

и

I Cys-богатый домен

Лигандсвязывающий домен

Рецепторсвязывающий домен

Цитоплазматический Клеточная домен эфринов В мембрана

два фибронектиновых повтора типа III; внутриклеточная часть рецепторов содержит регулятор-ный околомембранный участок, каталитический тирозинкиназный домен, SAM (sterile alpha motif) домен, и С-концевой участок связывания PDZ-доменов внутриклеточных сигнальных белков (рисунок).

Околомембранный участок, киназный и SAM-домены содержат несколько тирозиновых остатков, которые могут фосфорилироваться и служить участками связывания внутриклеточных адаптерных сигнальных белков, содержащих SH2- и PTB-домены. У EphA10 и EphB6 отсутствует собственная каталитическая активность, но эти рецепторы могут трансфосфорилировать-ся другими членами семейства в составе гетеро-димеров [12].

Структурная организация лигандов-эфринов проще: они содержат рецепторсвязывающие внеклеточные глобулярные домены с несколькими дисульфидными связями, которые связаны с клеточной мембраной посредством С-концевого GPI-якоря (А-эфрины), либо классического трансмембранного домена (В-эфрины). В отличие от эфри-

нов класса А, В-эфрины имеют короткий (десятки аминокислотных остатков) цитоплазматический фрагмент, содержащий С-концевой PDZ-связыва-ющий мотив и консервативные тирозины, способные фосфорилироваться экзогенными киназами.

По сравнению с классическими рецепторными тирозинкиназами, передача сигналов которыми основана на их димеризации в результате связывания с растворимыми полипептидными лигандами, что приводит к трансфосфорилированию внутриклеточных доменов киназ, связыванию ими цито-плазматических адаптерных белков и ферментов и активации внутриклеточных сигнальных каскадов, системы ЕрИ—ЕРМ уникальны вследствие их "двунаправленной" сигнализации [2, 13, 14]. Наряду с традиционной "прямой" сигнализацией, запускаемой посредством эфринзависимой кластеризации ЕрИ-рецепторов в экспрессирующих их клетках, взаимодействия между рецепторами и эфринами инициируют также и "обратную" сигнализацию в эфринэкспрессирующих клетках. В этом случае эфрины выступают как классические мембранные рецепторы, а эктодомены ЕрИ-рецеп-торов — как их лиганды. Для В-эфринов, "обратная" передача сигналов опосредуется, в частности,

фосфорилированием внутриклеточных тирозинов цитоплазматическими киназами Src-семейства, а эфрины класса А, как считается, используют для своих внутриклеточных сигналов малоизученные корецепторы и киназы Бак и Src-семейства.

Сигнальные механизмы БрИ-эфриновых систем и задействованные в них внутриклеточные компоненты, а также взаимодействие этих систем с другими биологически важными сигнальными путями (включая биологию нормы и патологические состояния) относительно неплохо изучены и описаны в многочисленных обзорах [2, 3, 13—16]. За последнее десятилетие, благодаря активным исследованиям с использованием методов рентгеновской кристаллографии [7, 10, 11, 17—20] и ядерного магнитного резонанса [21—24], было также достигнуто существенное понимание на структурно-функциональном уровне лиганд-рецепторных взаимодействий и роли в них отдельных структурных элементов этого семейства. Были изучены взаимодействия БрИ-рецепторов с пептидами [25], антителами [26], вирусными рецепторными белками [27] и малыми молекулами [28].

Основная биологическая функция БрИ-семейства заключается в регуляции клеточной миграции и адгезии, преимущественно в морфогенезе. Сопряженная активация БрИ-рецепторов и их мембранных лигандов-эфринов ведет к координированному отталкиванию, адгезии и инвазии экспрессирующих их клеток. Таким образом, взаимодействие пар этих молекул может определять, куда и как должна двигаться, прикрепляться или открепляться клетка данного типа, что способствует регуляции процессов эмбрионального развития и других биологических механизмов, связанных с локализацией и миграцией клеток. Взаимодействие БрИ-рецепторов и эфринов, наряду с другими системами позиционного наведения клеток, может специфически ограничивать движения клеток, приводить клетки в заданные координаты и создавать формы и границы тканей и органов. Двунаправленная сигнальная трансдукция через БрИ-рецепторы и эфрины оказывает влияние на эти процессы не только через регуляцию интегри-нов, динамики цитоскелета и отталкивания либо адгезии клеток, но также через модуляцию экспрессии генов и перекрестное взаимодействие с другими внутриклеточными сигнальными каскадами [13].

Фундаментальная роль БрИ-эфриновой системы в морфогенезе была впервые показана и изучена для случая эмбрионального развития нервной системы и управления ростом и наведением аксонов [29]. Вскоре было показано, что взаимодействие пары БрИВ4-БРМ-В2 является также ключевым фактором, определяющим венозно-артериальную специализацию сосудов в васкуло-генезе и нормальное эмбриональное развитие со-

судистой сети [30, 31]. Сегодня крайне важная роль Eph-эфриновой системы в морфогенезе сердечно-сосудистой системы хорошо осознана [32].

Ангиогенез (рост новых кровеносных сосудов из существующих) является частью васкулогенеза (образования кровеносных и лимфатических сосудов de novo). В отличие от васкулогенеза, который характерен для эмбрионального развития, ангиогенез является процессом, происходящим в ряде биологических сценариев во взрослом организме не только в физиологически нормально

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком