受体酪氨酸激酶(Receptor Tyrosine Kinases,RTKs)是细胞表面高亲和力的受体,负责接收多种多肽生长因子、细胞因子和激素。根据人体基因组的研究,已确认有90个独特的酪氨酸激酶基因,其中58个基因编码受体酪氨酸激酶。 RTKs不仅是正常细胞过程的关键调节因子,还在多种癌症的发展和进程中扮演着重要角色。
受体酪氨酸激酶的突变会导致信号传递连锁反应的激活,对蛋白质表达产生多重影响。
大多数RTKs是单亚基受体,但部分受体存在多聚体复合体,如在胰岛素受体中,当存在胰岛素时,该受体形成二硫键连接的二聚体。每个单体拥有一个由25到38个氨基酸组成的疏水性跨膜区域,以及一个细胞外N端区域和一个细胞内C端区域。细胞外N端区域内包含多种保守元素,例如免疫球蛋白(Ig)样区域或表皮生长因子(EGF)样区域,这些特征对于每个RTK的亚家族都是独特的。
细胞内C端区域显示出最高的保守性,并包含负责激酶活性的催化区域,这使得受体能够催化自身的自磷酸化及下游RTK底物的酪氨酸磷酸化。
当生长因子结合到RTKs的细胞外区域时,会触发相邻RTKs的二聚化,进而快速激活蛋白的细胞质激酶区域。此时,受体自身将成为激酶网络的第一个底物,并且经过自磷酸化。这种磷酸化改变了受体的结构,为其他蛋白质提供了结合位点,这些蛋白质包含Src同源2(SH2)和磷酸酪氨酸结合(PTB)域,从而启动各种信号转导途径。
RTKs的激活可以同时启动多个信号转导途径,这使得它们在调节细胞增殖、分化等过程中至关重要。
RTKs可以分为多个家族,包括表皮生长因子受体(EGFR)、纤维母细胞生长因子受体(FGFR)和血管内皮生长因子受体(VEGFR)。例如,EGFR家族的信号不足会导致神经退行性疾病的发展,而过量的EGFR信号则会导致多种固体肿瘤的形成。
血管内皮生长因子(VEGF)是促进内皮细胞增殖和血管通透性的主要因子,其受体VEGFR介导几乎所有已知的与VEGF相互作用的细胞响应。
受体酪氨酸激酶信号通路受到多种正反馈机制的严格调控。由于RTKs协调众多细胞功能,因此过度或不足的信号传导可能导致癌症、纤维化等严重的细胞功能异常。蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)能够通过去磷酸化已被激活的RTKs,来终止信号的传递,而某些PTPs则能正向调节信号传导,促进细胞增殖。
Herstatin是一种自抑制剂,能够干扰ErbB家族的受体功能,从而降低细胞的增殖和信号传导活性。
由于RTKs在多种细胞异常,包括癌症、退行性疾病和心血管疾病中扮演的重要角色,RTKs成为药物治疗的理想靶点。美国食品和药物管理局(FDA)已批准几种针对RTKs的抗癌药物,例如Herceptin,它可以绑定RTKs的细胞外区域,用于治疗HER2过表达的乳腺癌。
如何利用这些受体的特性,开发出更具针对性和有效性的治疗方案,以改善现有的癌症治疗效果呢?