生長因子的隱秘力量:如何讓RTK引爆細胞信號的連鎖反應?

受體酪氨酸激酶(Receptor Tyrosine Kinases,RTKs)是細胞表面高親和力的受體,負責接收多種多肽生長因子、細胞因子和激素。根據人體基因組的研究,已確認有90個獨特的酪氨酸激酶基因,其中58個基因編碼受體酪氨酸激酶。RTKs不僅是正常細胞過程的關鍵調節因子,還在多種癌症的發展和進程中扮演著重要角色。

受體酪氨酸激酶的突變會導致信號傳遞連鎖反應的激活,對蛋白質表達產生多重影響。

RTKs的結構與功能

大多數RTKs是單亞基受體,但部分受體存在多聚體複合体,如在胰島素受體中,當存在胰島素時,該受體形成二硫鍵連接的二聚體。每個單體擁有一個由25到38個氨基酸組成的疏水性跨膜區域,以及一個細胞外N端區域和一個細胞內C端區域。細胞外N端區域內包含多種保守元素,例如免疫球蛋白(Ig)樣區域或表皮生長因子(EGF)樣區域,這些特徵對於每個RTK的亞家族都是獨特的。

細胞內C端區域顯示出最高的保守性,並包含負責激酶活性的催化區域,這使得受體能够催化自身的自磷酸化及下游RTK底物的酪氨酸磷酸化。

信號轉導機制

當生長因子結合到RTKs的細胞外區域時,會觸發相鄰RTKs的二聚化,進而快速激活蛋白的細胞質激酶區域。此時,受體自身將成為激酶網絡的第一個底物,並且經過自磷酸化。這種磷酸化改變了受體的結構,為其他蛋白質提供了結合位點,這些蛋白質包含Src同源2(SH2)和磷酸酪氨酸結合(PTB)域,從而啟動各種信號轉導途徑。

RTKs的激活可以同時啟動多個信號轉導途徑,這使得它們在調節細胞增殖、分化等過程中至關重要。

RTK的家族分別

RTKs可以分為多個家族,包括表皮生長因子受體(EGFR)、纖維母細胞生長因子受體(FGFR)和血管內皮生長因子受體(VEGFR)。例如,EGFR家族的信號不足會導致神經退行性疾病的發展,而過量的EGFR信號則會導致多種固體腫瘤的形成。

血管內皮生長因子(VEGF)是促進內皮細胞增殖和血管通透性的主要因子,其受體VEGFR介導幾乎所有已知的與VEGF相互作用的細胞響應。

RTK的調控機制

受體酪氨酸激酶信號通路受到多種正反饋機制的嚴格調控。由於RTKs協調眾多細胞功能,因此過度或不足的信號傳導可能導致癌症、纖維化等嚴重的細胞功能異常。蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)能夠通過去磷酸化已被激活的RTKs,來終止信號的傳遞,而某些PTPs則能正向調節信號傳導,促進細胞增殖。

Herstatin是一種自抑制劑,能夠干擾ErbB家族的受體功能,從而降低細胞的增殖和信號傳導活性。

藥物治療中的RTK

由於RTKs在多種細胞異常,包括癌症、退行性疾病和心血管疾病中扮演的重要角色,RTKs成為藥物治療的理想靶點。美國食品和藥物管理局(FDA)已批准幾種針對RTKs的抗癌藥物,例如Herceptin,它可以綁定RTKs的細胞外區域,用於治療HER2過表達的乳腺癌。

如何利用這些受體的特性,開發出更具針對性和有效性的治療方案,以改善現有的癌症治療效果呢?

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