Los receptores fosforilados de tirosina ( NTR ) no catalíticos , también llamados inmunorreceptores o receptores dependientes de quinasas de la familia Src , son un grupo de receptores de superficie celular expresados por leucocitos que son importantes para la migración celular y el reconocimiento de células o estructuras anormales y la iniciación de una respuesta inmune. [1] [2] Estos receptores transmembrana no se agrupan en la familia NTR según la homología de secuencia , sino porque comparten una vía de señalización conservada que utiliza los mismos motivos de señalización. [1]Se inicia una cascada de señalización cuando los receptores se unen a su ligando respectivo dando como resultado la activación celular. Para eso, los residuos de tirosina en la cola citoplasmática de los receptores deben fosforilarse, por lo que los receptores se denominan receptores fosforilados de tirosina . Se denominan receptores no catalíticos , ya que los receptores no tienen actividad tirosina quinasa intrínseca y no pueden fosforilar sus propios residuos de tirosina. [2] La fosforilación está mediada por quinasas reclutadas adicionalmente. Un miembro prominente de esta familia de receptores es el receptor de células T .
Características y clasificación
Los miembros de la familia de receptores fosforilados de tirosina no catalíticos comparten un par de características comunes. La característica más destacada es la presencia de motivos de señalización conservados que contienen residuos de tirosina, como motivos de activación basados en tirosina de inmunorreceptores (ITAM), en la cola citoplasmática de los receptores. La vía de señalización del receptor se inicia mediante la unión del ligando a los dominios extracelulares del receptor. Tras la unión, los residuos de tirosina en los motivos de señalización son fosforilados por tirosina quinasas asociadas a la membrana . Los propios receptores no tienen actividad tirosina quinasa intrínseca. Las NTR fosforiladas, a su vez, inician cascadas de señalización intracelular específicas . La cascada de señalización está regulada negativamente por la desfosforilación de las proteínas tirosina fosfatasas . Las características adicionales de la familia de receptores son un dominio extracelular bastante pequeño (<20 nm) y la unión a ligandos que están anclados a superficies sólidas o membranas de otras células. Las NTR se expresan exclusivamente en leucocitos. [2]
Sobre la base de esas características, se han identificado alrededor de 100 NTR distintos. La siguiente tabla enumera diferentes clases de NTR. Los miembros de una clase tienen una alta homología de secuencia y normalmente comparten el mismo locus génico . [2]
Familia | Ligandos | Ejemplos de |
---|---|---|
Receptores de antígeno encontrado en las células T y las células B ( células T del receptor y del receptor de células B ) | MHC de clase I o II cargado con péptido para receptores de células T, antígenos solubles o de superficie para receptores de células B | TCR BCR |
Familia de dominios de lectina tipo C | Glicanos , Actina , MHC clase I | Dectin-1 , NKG2, BDCA2 |
Familia CD300 | Desconocido | CD300A |
Familia de receptores de Fc clásicos | Región Fc del anticuerpo | Fc? RI , RII |
Familia de tipo receptor Fc | Desconocido | FCRL1 |
Familia KIR | MHC clase 1 | KIR2DL1 , KIR3DL2 , KIR2DS1 |
Familia LILR | MHC clase 1 | LILRB4 |
Familia de receptores desencadenantes de citotoxicidad natural (NCR) | Hemaglutininas virales , proteoglicanos heparán sulfato , lectina de tipo C inducida por activación | NKp44 , NKp46 , NKp30 |
Familia de receptores pareados a inmunoglobulinas (PILR) | Proteína neural asociada a PILR (PANP), glucoproteína B del VHS-1 | PILRA , PILRB |
Familia SIGLEC | Endógenos y derivados de patógenos sialilados glicanos | SIGLEC1 , SIGLEC8 , SIGLEC7 , SIGLEC2 |
Familia CD28 | Familia B7 de proteínas de membrana | CD28 , CTLA-4 , ICOS , BTLA |
Familia CD200R | CD200 | CD200R1 , CD5 , CD6 |
Familia de proteínas reguladoras de señales (SIRP) | CD47 , proteínas tensioactivas, p . Ej., SPA1 | SIRPα |
Familia de moléculas de activación linfocítica de señalización (SLAM) | Homofílico (se une a miembros de la familia SLAM), CD48 | SLAMF1 , SLAMF3 |
Receptores de colágeno | Colágeno | LAIR1 OSCAR GPVI |
Estructura
Las NTR son glicoproteínas transmembrana con ectodominios típicamente pequeños de 6 a 10 nm. Los NTR tienen ectodominios N-terminales o C terminales. Los ectodominios tienen una alta diversidad de secuencias entre miembros. [2] Muchas NTR tienen un dominio intracelular no estructurado que contiene residuos de tirosina que pueden ser fosforilados por tirosina quinasas. Sin embargo, algunos receptores de esta familia carecen de cola citoplásmica y, por tanto, se asocian con proteínas adaptadoras que contienen los mismos residuos de tirosina. [3] Las proteínas adaptadoras se asocian a sus respectivas NTR a través de sus hélices transmembrana que llevan residuos con carga opuesta. [3] Los dominios citoplasmáticos no contienen ninguna actividad intrínseca de tirosina quinasa.
Motivos conservados que contienen tirosina
Los residuos de tirosina de NTR aparecen principalmente en motivos de aminoácidos conservados con firmas de secuencia definidas que definen si el receptor desempeña un papel activador o inhibidor en la célula. [4] Estos motivos permiten la unión de proteínas que contienen un dominio SH2 . [5] Los motivos son intrínsecos o están en las subunidades adaptadoras asociadas. Los motivos de activación de inmunorreceptores basados en tirosina (ITAM) son secuencias cortas de aminoácidos que contienen dos residuos de tirosina (Y) dispuestos como Yxx (L / I) x6-8Yxx (L / I), donde L e I indican residuos de leucina o isoleucina respectivamente ( según las abreviaturas de los aminoácidos), x denota cualquier aminoácido, una suscripción 6-8 indica una secuencia de 6 a 8 aminoácidos de longitud. [6] Los ITAM reclutan quinasas activadoras para el NTR. [5] Las señales inhibidoras son transducidas por motivos inhibidores basados en tirosina inmunorreceptores (ITIM) de la firma (S / I / V / L) xYxx (I / V / L), que se unen a tirosina fosfatasas citoplasmáticas. [7] Los motivos de conmutación basados en tirosina inmunorreceptores (ITSM) con la firma TxYxx (I / V) pueden inducir señales tanto inhibidoras como activadoras. Estos motivos se limitan a los receptores de la familia SLAM. [8] Finalmente, se ha encontrado que los motivos de tirosina de cola de inmunoglobulina (ITTM) con una firma YxNM tienen un efecto coestimulador. [9]
Vía de señalización
Biofísica de la unión receptor-ligando
La vía de señalización de una NTR se induce al unirse a su ligando respectivo. Las NTR, como se definen, tienen un ectodominio corto (5 - 10 nm) y se unen a ligandos anclados a la superficie. Para que tenga lugar la unión, la membrana del leucocito debe estar muy cerca de la superficie con el ligando. El complejo receptor-ligando, una vez unido, tiene una dimensión de aproximadamente 10-16 nm. Los ectodominios de otras moléculas de superficie pueden ser mucho más grandes (hasta 50 nm), por lo que la membrana tiene que doblarse hacia el ligando, lo que introduce tensión dentro de la membrana. Además, grandes fuerzas de tracción pueden actuar sobre el complejo y cambiar las tasas de disociación del complejo. [2]
Activación del receptor
La activación de NTR, el paso inicial de la vía de señalización de NTR, implica la fosforilación de los residuos de tirosina en el dominio citoplasmático del receptor o la proteína adaptadora asociada. Una vez fosforilados, estos residuos reclutan proteínas de señalización adicionales. [10] La fosforilación de los residuos de tirosina se realiza mediante quinasas de la familia Src (SFK) ancladas a la membrana (p. Ej. , Lck , Fyn , Lyn , Blk ), mientras que las proteínas tirosina fosfatasas receptoras (RPTP) (p. Ej. , CD45 , CD148) median la desfosforilación del mismos residuos. SFK y RPTP son constitutivamente activos. [11] En un estado no activado, la actividad de las fosfatasas domina, manteniendo las NTR en un estado no fosforilado y evitando así el inicio de la señal. Se ha demostrado que la inhibición de las tirosina fosfatasas induce la fosforilación en las NTR y la señalización incluso sin unión al ligando. [12] Por lo tanto, se asume que una perturbación del equilibrio SFK y RPTP debido a la unión del ligando, que conduce a una actividad quinasa más fuerte y, por lo tanto, a la acumulación de residuos de tirosina fosforilados, es necesaria para el inicio de la señalización aguas abajo.
Se han sugerido diferentes mecanismos de cómo se altera el equilibrio al unirse al ligando. El modelo de proximidad o agregación inducida sugiere que tras la unión de receptor-ligando se agregan múltiples receptores. Las SFK tienen múltiples sitios de fosforilación que regulan su actividad catalítica. [13] Si la quinasa está asociada con una NTR, la agregación acerca a dos o más SFK, lo que les permite fosforilarse entre sí. Por tanto, debido a la agregación del receptor, las SFK se activan dando lugar a una mayor actividad quinasa y una mayor fosforilación de NTR. [14] La evidencia de este modelo viene dada por modelos matemáticos [14] y un experimento en el que los NTR entrecruzados artificialmente condujeron a la inducción de señales. [15] Sin embargo, no hay pruebas suficientes de que la agregación del receptor se produzca in vivo.
De acuerdo con el modelo de cambio conformacional , la unión de un ligando induce un cambio conformacional en el receptor de manera que el dominio citosólico se vuelve accesible para las quinasas. Por tanto, la fosforilación solo es posible cuando el receptor está unido a un ligando. [16] Sin embargo, los estudios estructurales no han logrado mostrar cambios conformacionales. [17]
El modelo de segregación cinética propone que los RPTP se excluyen físicamente de las regiones de unión al ligando NTR. Los ectodominios de los RPTP son mucho más grandes en comparación con los NTR y los SFK. La interacción entre el ligando y el receptor hace que las membranas entren en contacto estrecho, y el espacio entre las membranas es demasiado estrecho para que las proteínas de membrana con ectodominios grandes se difundan en la región. Esto aumenta la proporción de SFK sobre RPTP en la región que rodea al complejo receptor-ligando. Cualquier NTR no unida se difundiría fuera de estas regiones con demasiada rapidez para inducir una señal aguas abajo. [18] [19] La evidencia de este modelo viene dada por la observación de que en las células T, las fosfatasas CD45 y CD148 se segregan del receptor de células T al unirse al ligando. [20] También se demostró que el truncamiento de los ectodominios de fosfatasa, así como el alargamiento de los ectodominios de ligandos, reduce la segregación e inhibe la activación de NTR. [21] [22] Se notificaron hallazgos similares para los receptores de células NK , [23] receptores de la familia CD28 , [24] Dectin-1 . [25]
Vía de señalización aguas abajo
Los residuos de tirosina fosforilados en las colas citoplásmicas de las NTR sirven como sitios de acoplamiento para los dominios SH2 de las proteínas de señalización citosólica. Una vez unidos a la NTR, se activan por fosforilación y pueden propagar la señal. El hecho de que un receptor actúe como inhibidor o activador depende de los motivos conservados que contienen tirosina presentes en su dominio citoplasmático. Los motivos activadores (ITAM) se unen a quinasas, como las quinasas de la familia Syk (por ejemplo, ZAP70 para el receptor de células T) que fosforilan una variedad de sustratos, induciendo así una cascada de señalización que conduce a la activación del leucocito. [26] Los motivos inhibidores (ITIM), por otro lado, reclutan los fosfatos de tirosina citoplasmáticos SHP1 , SHP2 y la fosfatasa de fosfatidilinositol SHIP-1. Las fosfatasas pueden atenuar la señal al desfosforilar una amplia gama de moléculas de señalización. [27]
Integración de señales de múltiples NTR
En cualquier momento dado, múltiples tipos de NTR se pueden conectar con sus ligandos receptivos, induciendo señales activadoras, coestimuladoras e inhibidoras. La respuesta funcional de los leucocitos depende de la integración de las señales. [28]
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