Recettori tirosin chinasici

RECETTORI TIROSINCHINASICI.

Il dominio transmembrana è un’alfa elica e quello intracellulare contiene il sito catalitico; sono gli

unici recettori che, infatti, hanno un’attività enzimatica quale quella chinasica. Entrambi sono

estremamente conservati, tant’è che tutte le chinasi ne condividono i fold. L’unica porzione che le

differenzi è il dominio extracellulare; la classificazione delle chinasi, infatti, dipende dal suo fold,

che può essere:

1. dominio simile all’immoglubina (e in questo caso sono più domini immunoglobulina simili

che si assemblano);

2. dominio ricco in cisteina;

3. dominio simile alla fibronectina.

Questi sono i più comuni; bisogna considerare anche delle eccezioni, domini extracellulari che non

hanno fold corrispondenti a quelli menzionati.

1. dominio immunoglobulina simile: sandwich beta formato da residui strutturali estremamente

conservati che permettono l’interazione tra i due foglietti. I residui presenti nei loop,

contrariamente a quelli strutturali che garantiscono il fold, sono caratterizzati da una

notevole diversità per permettere la variabilità dei recettori (esattamente come funzionano le

immunoglobuline, che riescono a discriminare singolarmente fra diversi tipi di antigeni);

Dominio extracellulare del recettore dell’insulina: è formato da 3 subdomini; L1 e L2 sono

costituiti ciascuno da una beta elica fiancheggiata da due alfa eliche, una al C e l’altra al N-

terminale. Centralmente si trova un terzo subdominio di connessione ricco in cisteine.

-Dominio chinasico (immunoglobulina simile): Comune a tutte le chinasi, il dominio catalitico.

Una chinasi è un enzima che catalizza la reazione di trasferimento del fosfato in gamma dell’ATP

ad un gruppo funzionale, l’OH.

E’ un dominio conservatissimo e molto piccolo ( 270aa ), composto da due sub domini, i lobi,

chiamati così perché racchiudono il sito attivo. 1. Lobo piccolo o N terminale: è formato da

un foglietto beta antiparallelo a 5 filamenti e da

un’unica alfa elica, l’alfa elica C. E’ chiaro che

in un dominio catalitico vi debbano essere

residui che gli permettano di riconoscere

specificamente la tirosina su cui agire in base

all’intorno in cui essa si trova; altri, strutturali,

garantiscono, invece, il corretto fold; ma i

residui catalitici veri e propri sono nel loop P,

una struttura presente in tutte le proteine che

legano i nucleotidi (come la GTPasi) e nell’alfa

elica C.

Il loop P connette i filamenti beta1 e beta2 e ha

una sequenza conservata GXGXGX, ricca

dunque in Gly che gli permette una notevole

flessibilità in assenza dell’ATP; in sua presenza

cooordina il legame con i fosfati in alfa e in

beta e resta in una posizione rigida.

L’ Alfa elica C è, ovviamente, rivolta dallo

stesso lato del loop (poichè è necessaria nella

catalisi); ha un residuo di glutammato (-) che interagisce con la lisina 72 (+) del filamento beta3

mediante la formazione di un ponte salino, quindi tramite l’attrazione elettrostatica che intercorre

tipicamente in un legame ionico; questo legame fa sì che la lisina assuma una posizione atta a

poterle permettere di interagire con i fosfati in alfa e beta.

Lobo grande o C terminale: Lobo con strutture ad alfa elica. Per la catalisi sono importanti due

loop:

-Il loop catalitico: contiene il residuo fondamentale, l’Aspartato 166; un’Asparagina 171 forma un

legame H con l’aspartato posizionandolo nel modo corretto, quindi ha anch’essa, indirettamente,

un’importanza;

-il loop di attivazione: tramite questo loop tutte le chinasi vengono regolate, passando da una

conformazione attiva ad conformazione inattiva, e viceversa, a seconda dello stimolo.

Il loop sporge dal lobo grande e, a sua volta, adotta due conformazioni alternative, in modo simile

allo switch delle proteine G. A conformazione inattiva occupa il sito attivo, impedendo il legame

del substrato. Contenendo però, nella sua parte centrale, da uno a tre residui di tirosina, nel

momento in cui questi vengono fosforilati il loop passa alla conformazione attiva spostandosi,

poiché i gruppi fosfato sono grandi e comportano un ingombro. Lo switch fondamentale è proprio

rappresentato, dunque, dal movimento di questo loop.

I fosfati sulla tirosina, poi, formano legami che stabilizzano la nuova conformazione con

un’arginina 165 (precedente all’aspartato del loop catalitico) per interazione elettrostatica con la sua

carica positiva.

Il loop di attivazione ha, in prossimità dell’N terminale, inoltre, una sequenza conservatissima Asp

Phe Gly, il cui aspartato 184 coordina gli Ioni Magnesio che devono stabilizzare l’intermedio

pentavalente ricco in cariche negative che si forma quando viene legato l’ATP (proprio come per le

GTPasi; ancora si tratta di caratteristiche tipiche di quegli enzimi che legano nucleotidi). Quando il

loop si apre esponendo il sito attivo non solo permette il legame del substrato, ma comporta

l’orientamento corretto dell’Aspartato, che coordinerà quindi il magnesio.

Meccanismo catalitico: E’ un meccanismo acido base; il substrato contenente un amminoacido

come la tirosina o la serina rappresenta il nucleofilo; per rendere efficiente il suo attacco, l’enzima

provoca l’aumento della sua forza da

nucleofilo poiché l’Aspartato 166 del

loop catalitico funge da base

strappando il suo protone; in questo

modo l’O¯ attacca il fosfato in

gamma, prelevandolo. Al termine della

catalisi, si forma ADP e il substrato

fosforilato.

Loop catalitico:

Arg 165 stabilizza il loop di

attivazione in forma attiva

Asp 166 interagisce con l’OH del

substrato

Asn 171 legame H con Asp 166

Loop di attivazione:

Asp184 (motivo Asp- Phe-Gly)

Lega i cationi bivalenti

3-5 ty

Attivazione dei recettori tirosinchinasici: La molecola segnale si lega provocando la

dimerizzazione di due monomeri recettoriali; questo evento può avvenire in modi diversi:

-il ligando può avere due siti di legame, uno per monomero, fungendo da ponte;

- i ligandi sono due, che si uniscono e ciascuno lega un recettore portando alla formazione di un

ponte;

- i ligandi sono due, si uniscono ma legano entrambi tutti e due i recettori fungendo da doppio

ponte;

- c’è un solo ligando che, però, non ha efficienza da solo nel provocare la dimerizzazione; agisce in

concerto con una proteina accessoria che rafforza il suo effetto.

A.Dimerizzazione-

Modifica

conformazionale

B.Modifica

conformazionale

Es. rec per l’insulina

E’ chiaro che, a dimerizzazione avvenuta, si verifica la modifica conformazionale del recettore. I

due domini chinasici di entrambi si ritrovano uno di fianco all’altro e ciò comporta una

fosforilazione reciproca in trans dei siti attivi; uno causa lo spostamento dei loop di attivazione

dell’altro. Se il loop occupa il dominio chinasico questo ha, sì, una conformazione inattiva ma

mantiene, però, una piccola attività basale sufficiente per fosforilare un altro monomero che si

posiziona così in prossimità fungendo da substrato.

1. Loop di attivazione:

Attivazione dominio chinasico

2. Regione C-term e

segmento Juxtamembrane:

- reclutamento proteine

intracellulari

- Attivazione dominio

chinasico

(in alcuni casi)

C’è da precisare che il recettore, da

monomero, sebbene abbia questo

piccolo livello di attività, non è capace

di fosforilare il suo stesso loop