Receptores Tirosina Cinase

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Receptores Tirosina-cinases
17/05/2017
Introdução
Os receptores tirosina-cinase, são uma grande família de receptores da mem-
brana plasmática com atividade cinásica intrínseca, transduzem os sinais extracelulares
por um mecanismo fundamentalmente diferente daquele dos GPCR. Os RTK têm um
domínio de interação com o ligante na face extracelular da membrana plasmática e
um sitio ativo enzimático na face citoplasmática conectados por um único segmento
transmembrana. O domínio citoplasmático é uma proteína-cinase que fosforila resíduos
de Tyr em proteínas-alvo especificas uma tirosina-cinase. Os receptores da insula e do
fator de crescimento da epiderme são os protótipos desse grupo.
A estimulação do receptor de insulina desencadeia uma cascara de rea-
ções de fosforilação de proteínas
A insula resulta tanto as enzimas do metabolismo quanto a expressão genica.
Ela não entra nas células, mas inicia um sinal que viaja, por uma rota ramificada,
desde o receptor na membrana plasmática até as enzimas sensíveis à insulina no
citosol e também até o núcleo, onde estimula a transcrição de genes específicos. As
subunidades α contém o domínio de ligação à insulina, e os domínios intracelulares
das subunidades β contém a atividade proteína-cinásica que transfere um grupo fosfato
do ATP para o grupo hidroxila de resíduos de Tyr em proteínas-alvo especificas. Essa
autofosforilação expõe o sitio ativo da enzima, para que ela possa fosforilar os resí-
duos de Tyr em outras proteínas-alvo. O mecanismo de ativação da proteína-cinase do
INSR é similar aquele descrito para PKA e PKC: uma região do domínio citoplasmático,
que geralmente oclui o sitio ativo, afasta-se do sitio ativo após ser fosforilada, abrindo o
sitio para a ligação de proteínas-alvo. Quando o INSR é autofosforilado, e dado início a
etapa de sinalização da insulina, sendo a seguinte:
1) Um dos seus alvos é o substrato do receptor de insulina-1;
2) Uma vez fosforilado em alguns de seus resíduos de Tyr, o IRS-1 torna-se o ponto
de nucleação para um complexo de proteínas;
3) Levando a mensagem do receptor de insulina para os alvos finais do citosol e no
núcleo, por meio de uma longa série de proteínas intermediarias.
Primeiro, um resíduo de P-Tyr do IRS-1 se liga ao domínio SH2 da proteína
Grb2. (Grb2 é uma proteína adaptadora, sem atividade enzimática intrínseca. Sua
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função é aproximar duas proteínas, sendo nestes casos “IRS-1 de Sos” que devem
interagir para que ocorra a transdução de sinal). Além do domínio SH2 Grb2 também
tem um segundo domínio de ligação à proteína SH3, que se liga a uma região rica em
prolina da Sos, recrutando a Sos para o crescente complexo receptor. Quando ligada
a Grb2, a Sos atua como fator de troca de nucleotídeos de guanosina, catalisando a
substituição do GDP ligado por GTP na presença de G Ras.
A Ras é o protótipo de uma família de proteínas G pequenas que controlam
uma ampla variedade de transduções de sinal. A Ras pode existir em uma conformação
ligada a GTP ou ligada a GDP, porem a Ras. Quando ligada ao GTP, a Ras pode ativar
uma proteína-cinase a Raf-1, a primeira de três proteinas-cinases – Raf-1, MEK e ERK
– que formam uma cascata na qual cada cinase ativa a próxima por fosforilação.
1) As proteinas-cinases MEK e ERK são ativadas pela fosforilação de um resíduo
de Thr e um resíduo de Tyr. Quando ativada, a ERK controla alguns dos efeitos
biológicos da insulina, entrando no núcleo e fosforilando fatores de transcrição
como o Elk1, que modula a transcrição de aproximadamente 100 genes regulados
pela insulina, sendo alguns dos quais codificam proteínas essenciais para a
divisão celular. Dessa maneira a insulina atua também como fator de crescimento.
As proteínas Raf-1, MEKe ERK são membros de três famílias maiores, para
as quais diversas nomenclaturas tem sido utilizada. ERK está na família das MAPK.
Após a descoberta da primeira MAPK, foi descoberto que esta enzima era ativada por
outra proteína-cinase, denominada MAPKK, (a MEK pertence a essa família) e quando
uma terceira cinase que ativada a MAPKK foi encontrada, sua família recebeu nome
de MAPKKK (a Raf-1 está nessa família). As cascatas MAPK controlam a sinalização
iniciador diversos fatores de crescimento, como o fator de crescimento derivado de
plaquetas e o fator de crescimento da epiderme.
O fosfolipídio de membrana PIP3 age em uma ramificação da sinalização
pela insulina
A rota de sinalização da insulina ramifica-se em IRS-1, Grb2 não é a única
proteína que se associa com o IRS-1. A enzima fosfoinositideo-3-cinase (PI3K) liga-se
a IRS-1 por meio do domínio SH2 da PI3K. uma vez ativada, a PI3K converte o lipídeo
de membrana fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP2) a fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfato
(PIP3). Quando ligada a PIP3 a proteína-cinase B (PKB) é fosforilada e ativada por outra
proteína-cinase, a PDK1. A PKB ativada, então, fosforila resíduos de ser ou Thr em suas
proteínas-alvo, uma das quais sendo a glicogênio-sintase-cinase (GSK3). Na forma
ativa, não fosforilada, a GSK3 fosforila a glicogênio-sintase, inativando-a e, deste
modo contribuindo para a redução na síntese de glicogênio. Quando fosforilada pela
PKB, a GSK3 é inativada. Assim, impedindo a inativação da glicogênio-sintase no fígado
e no musculo, a cascata de fosforilações de proteínas iniciada pela insulina estimula a
síntese de glicogênio. Em uma terceira ramificação de sinalização nos tecidos muscular
e adiposo, a PKB inicia o movimento mediado por clatrina dos transportadores de
glicose (GLUT4) de vesículas interna para a membrana plasmática, estimulando a
captação da glicose da corrente sanguínea.
Obs.: o que impeliu a evolução de uma maquinaria de regulação tão complicada?
Esse sistema permite que um receptor ativado ative diversas moléculas de IRS-1,
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amplificando o sinal da insulina, e possibilita a integração de sinais provenientes de
diferentes receptores, como EGFR e PDGFR, cada um dos quais podendo desfosforilar
IRS-1. A insulina afeta a expressão genica por meio da rota Grb2-Sos-Ras-MAPK e
afeta o metabolismo do glicogênio e o transporte de glicose por meio da rota PI3K-PKB.
O sistema de sinalização via JAK-STAT também envolve atividade tirosina-
cinásica
Uma variação do sistema fundamental dos receptores Tyr-cinase são os recepto-
res que não tem atividade cinásica intrínseca, mas que, quando ocupados pelo ligante,
se ligam a uma Tyr-cinase citosolica. Um exemplo é o sistema que regula a formação
de eritrócitos em mamíferos. Quando a EPO se liga ao seu receptor na membrana
plasmática, o receptor dimeriza, e o dímero pode se ligar e ativar a proteína-cinase
solúvel JAK. A JAK ativada fosforila diversos resíduos de Tyr no domínio citoplasmático
do receptor de EPO. Uma família de fatores de transcrição, coletivamente chamada
de STAT. É também alvo da JAK. Um domínio SH2 no STAT5 se liga a resíduos de
P-Tyr no receptor de EPO, posicionando o STAT para fosforilação pela Jak em resposta
a EPO. O STAT5 fosforilado forma dímeros, expondo um sinal que fez com que seja
transportado para dentro do núcleo. No núcleo, o STAT5 induz a expressão de genes
específicos essenciais para a maturação dos eritrócitos.