Адаптерные белки и в чем их отличие от каркасных белков. Механизм передачи сигнала. Каскадный принцип передачи рецепторного сигнала. Адаптерные белки обеспечивают специфичность.
Докинг-взаимодействия основаны на близком (но неполном) сходстве формы и комплементарности участвующих в них молекул. В процессе таких взаимодействий сигнал передается посредством неферментативного специфического связывания белков.
Для успешной реализации механизма докинг-взаимодействий - адаптерные белки. Обычно не обладают ферментативной активностью, высокоселективное связывание других адаптерных белков или эффекторов сигнальных каскадов (белки, липидные, углеводные молекулы).
Характерное строение: "собраны" из отдельных модулей, каждый из которых связываться со своей мишенью. Набор модульных доменов определяет локализацию адаптерного белка и его взаимодействиям; то, какие белки-эффекторы (GEF, малые G-белки, киназы) будут активированы; активация каких рецепторов будет запускать все эти процессы.
Модульные домены SH2 (Src Homology 2) и РТВ (phosphotyrosine binding) связывают фосфорилированные тирозины и входят в состав многих сигнальных белков.
S
H2
домены -
наиболее многочисленную группу
фосфотирозин-связывающих белковых
доменов. Они связывают короткие пептидные
последовательности, содержащие
фосфотирозин. Остатки слева и справа
от фосфотирозина определяют лигандную
специфичность домена.
4 антипараллельных β-складки. Связанный фосфопептид "оборачивается" вокруг β-листа так, что фосфотирозин - на одной его стороне, а пять аминокислотных остатков к С-концу от Р-Tyr - на другой его стороне.
Фосфотирозин-связывающие (PTB) домены выполняют функции, сходные с SH2 доменами. также узнают фосфотирозин и окружающие его остатки.
Структурные детерминанты SH2 и PTB доменов очень похожи. Это хорошо заметно в трехмерной структуре PTB домена адаптерного белка Shc, находящегося в комплексе с фосфотирозин-содержащим пептидом рецептора фактора роста нервов (TRKA). В результате связывания с фосфотирозином PTB домены приобретают конформацию доменов плекстриновой гомологии (PH), связывающих кислые фосфолипиды плазматической мембраны. Эти домены построены двумя параллельными β-листами, складки одного из которых перпендикулярны складкам другого. На входе в образуемую ими щель расположена С-концевая α3-спираль. Большинство фосфопептидов связывается на входе в щель, продольно между α3-спиралью и крайней β5-складкой.
Модульный домен SH3 обычно взаимодействует с пролин-содержащими эпитопами.
РН-домены плекстриновой гомологии состоят из примерно 120 остатков и были впервые обнаружены в белке плекстрине – главном субстрате протеинкиназы С в тромбоцитах. взаимодействуют с фосфатидилинозитолами мембран, узнавая фосфаты, связанные с разными положениями инозитольного кольца. Отдельно выделяют других представителей фосфоинозитид-связывающих доменов – FYVE и РХ-домены НАДФН-оксидаз фагоцитов. -образуют характерную 7-заходную β-структуру, которая формирует сэндвич из двух β-листов. Петля между первыми β1 и β2 складками образует "платформу" для связывания фосфоинозитидов. Эта петля создает карман, чьи положительно заряженные радикалы координируют отрицательно заряженные фосфатные группы. РН-домен тирозиновой киназы Btk (Bruton’s tyrosine kinase) высокоспецифично узнает фосфат в 3’-положении инозитольного кольца. Именно это положение фосфорилируют PI3-киназы. Дефосфорилирование осуществляет фосфатаза PTEN.
ОТЛИЧИЯ
Четкого разграничения терминов "адаптерный" и "каркасный" белок до сих пор не выработано. Однако адаптерными - связывающие по два партнера, встречаются в разных сигнальных каскадах, каркасные - значительно больше партнеров, обычно локализованы в определенном месте клетки и участвуют в строго определенном сигналном пути, может собирать на себе несколько адаптерных и через эти "адаптеры" взаимодействовать с эффекторами.
Каскадная организация сигнальных систем внутри клетки обеспечивает специфичность и усиление при передаче сигнала. Помимо адаптерных белков, ключевую роль в сигнальных каскадах играют ферменты; основными из них являются киназы и фосфатазы. Как правило, внутриклеточная передача сигнала происходит поэтапно и включает несколько фермент-субстратных пар, расположенных последовательно друг за другом. При этом часто оказывается, что субстратом одной киназы служит другая киназа (или фосфатаза). Таким образом формируется сигнальная цепь. В нее могут входить и другие участники, не обязательно имеющие каталитическую активность. Киназы, фосфатазы и другие ферменты, обеспечивающие передачу сигнала, часто называются сигнальными. Они последовательно и направленно передают сигнал друг другу, а в заключении – к конечной мишени.
Сигнальные сети формируются в результате функционального взаимодействия компонентов различных сигнальных каскадов - перекрестом сигнальных каскадов. Оно обеспечивают передачи сигнала или подавление активности от одного сигнального модуля к другому.
Специальных последовательностей сигнальных белков отвечающих за связывание с компонентами мембран. К настоящему времени обнаружено большое число вариантов таких последовательностей, многие из которых являются модульными доменами адаптерных белков. Они связывают мембранные фосфолипиды, в том числе и те молекулы, которые транзиторно образуются при активации мембранных рецепторов (вторичные посредники).