Brutons tyrosinkinase

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. april 2018; checks kræver 5 redigeringer .
Brutons tyrosinkinase

Struktur af det katalytiske domæne af Brutons tyrosinkinase
Notation
Symboler BTC ; ATK, PSCTK1, XLA
Entrez Gene 695
HGNC 1133
OMIM 300300
FBF 3GEN
RefSeq NM_000061
UniProt Q06187
Andre data
Kode KF 2.7.10.2
Locus X-ch. , Xq21.33—22
Oplysninger i Wikidata  ?

Brutons tyrosinkinase (  Bruton tyrosinkinase, BTK ) er en ikke -receptor tyrosinkinase fra Tec-familien af ​​proteinkinaser .

Brutons tyrosinkinase spiller en vigtig rolle i modningen og funktionen af ​​B-lymfocytter og andre pattedyrsblodceller . Den største opmærksomhed rettes mod studiet af menneskelige og musevarianter af enzymet. Mutationer i genet for dette protein er årsagen til Brutons sygdom (X-linked agammaglobulinemia), hvorfra det har fået sit navn. Brutons tyrosinkinase er en komponent i signalveje , der starter ved præ-B-celle- og B-celle-receptorer . I betragtning af den store betydning af disse veje for B-celler, betragtes denne tyrosinkinase som et lovende mål i behandlingen af ​​kronisk lymfatisk leukæmi og autoimmune sygdomme [1] .

Historie om genets opdagelse og struktur

Bruton tyrosinkinasegenet blev identificeret i 1993 af to uafhængige grupper som et gen involveret i udviklingen af ​​agammaglobulinemi ( Brutons sygdom ) [2] [3] . Genet har vist sig at være lokaliseret på X-kromosomets lange arm . Bruton tyrosinkinasegenet har en størrelse på omkring 37,5 kb og indeholder 19 exoner [1] . Mere end 1000 forskellige mutationer af dette gen er blevet identificeret hos patienter med agammaglobulinæmi [4] . På genmatrixen syntetiseres mRNA med en størrelse på 2,7 tusinde nukleotider. Data om muligheden for alternativ splejsning af tyrosinkinase-pre-mRNA i normale celler er endnu ikke tilgængelige. I nogle typer leukæmi findes imidlertid forkert splejsede mRNA'er, hvorpå Brutons tyrosinkinasemolekyler, der mangler kinaseaktivitet, syntetiseres [5] .

Fraværet af en funktionel form for tyrosinkinase hos patienter med agammaglobulinæmi fører til et stærkt fald i antallet af B-lymfocytter og antistoffer i blodet. Lignende mutationer i tyrosinkinasegenet hos mus forårsager en X-bundet immundefekt tilstand. Dens manifestationer er mindre udtalte end hos mennesker, for eksempel er antallet af perifere B-lymfocytter kun reduceret med det halve [6] [7] .

Distribution og intracellulær lokalisering

Brutons tyrosinkinase er karakteristisk for B-lymfocytter på forskellige stadier af deres udvikling: i celler under udvikling, indeholder knoglemarven mest protein, med frigivelse af celler til blodet falder mængden, og enzymet findes ikke længere i plasma celler [8] [9] [10] . Derudover er Brutons tyrosinkinase også til stede i andre celler af knoglemarvsoprindelse: monocytter / makrofager , mastceller , neutrofiler , erythroblaster, blodplader , dendritiske celler og osteoklaster [11] [12] [13] [14] [15] [ 16] [17] [18] . Imidlertid syntetiseres denne kinase tilsyneladende ikke i T-lymfocytter [10] . Brutons tyrosinkinase spiller en vigtigere rolle i B-lymfocytternes skæbne end nogen anden celle. Dette bekræftes af, at mutationer i enzymgenet ved Brutons sygdom primært påvirker modningen af ​​disse celler [1] . I andre celletyper synes funktionerne af tyrosinkinase at være duplikeret af andre enzymer.

Proteiner , der er homologe med Brutons tyrosinkinase fra pattedyr, er også blevet fundet i fugle , fisk og insekter [19] [20] [21] . Men på trods af den evolutionære bevarelse af aminosyresekvensen af ​​disse proteiner, er deres funktioner forskellige i forskellige grupper af organismer. For eksempel i Drosophila er tyrosinkinase-homologen vigtig for udviklingen af ​​mandlige kønsorganer, mens dette enzym hos pattedyr er involveret i udviklingen og funktionen af ​​celler i immunsystemet .

Brutons tyrosinkinase er hovedsageligt lokaliseret i cellens cytoplasma . Ved aktivering bevæger enzymet sig ind i plasmamembranen på grund af interaktionen af ​​PH-domænet (se nedenfor) med dets komponenter. En lille mængde af proteinet findes også i cellekernen , hvilket tyder på, at tyrosinkinase cirkulerer mellem kernen og cytoplasmaet. Det er kendt, at eksporten af ​​enzymet fra deres kerne leveres af eksportinen Crm1 [22] .

Struktur

Human Brutons tyrosinkinase består af 659 aminosyrerester og har en molekylvægt på ca. 77 kDa . Følgende domæner skelnes i proteinet , startende fra N-terminalen: PH domæne (domæne homologt til plextrin), TH domæne (domæne homologt med Tec; består af et Btk motiv og en polyprolin region), SH2 domæne , SH3 domæne og katalytisk kinasedomæne [1] .

PH-domænet af Brutons tyrosinkinase har en karakteristisk fold og består af et stærkt buet syvstrenget antiparallelt β-ark og en C-terminal α-helix . PH-domænet binder phosphatidylinositol-phosphaterne i den cytoplasmatiske membran. Mutationer i PH-domænet forbundet med Brutons sygdom påvirker aminosyrerester direkte involveret i substratbinding [23] .

Btk-motivet er forbundet til den C-terminale del af PH-domænet med en linker på 7-8 aminosyrerester. Den kugleformede kerne af Btk-motivet er foldet modsat β-strengene 5 og 7 i PH-domænet. Generelt er Btk-motivet en lang løkke, der folder om sig selv og holdes i denne position af zinkionen , som danner koordinationsbindinger med histidin- og cysteinrester . Zinkionen er essentiel for optimal enzymaktivitet og stabilitet. En af enzymmutationerne forbundet med Brutons sygdom påvirker en af ​​de zinkbindende cysteinrester [23] .

SH2-domænet giver genkendelse og binding af phosphotyrosinholdige peptider. SH3-domænet binder prolinrige områder af andre proteiner [24] .

Forordning

Mængden og aktiviteten af ​​BTK er reguleret på flere niveauer.

Transskriptionel regulering

Adskillige transkriptionsfaktorer vides at binde til og aktivere BTK - genpromotoren : Sp1, Sp3, Spi-B, PU.1, OCT1/OBF1 og NF-KB (p65/p50-kompleks). I sidstnævnte tilfælde er den katalytiske aktivitet af BTK nødvendig for translokationen af ​​NF-KB ind i cellekernen, dvs. autoregulering af Brutons tyrosinkinase finder sted i henhold til den positive feedback -mekanisme [25] .

Deltagelse i intracellulær signalering

Funktioner

Brutons tyrosinkinase spiller en rolle i udviklingen af ​​adskillige kræftformer , overvejende leukæmier . Nogle beviser peger på onkogene egenskaber ved BTK , andre på tumorundertrykkende egenskaber [26] .

Rolle i udviklingen af ​​sygdomme

B-celle akut lymfatisk leukæmi

Inaktiverende somatiske mutationer af BTK -genet i B-celle akut lymfatisk leukæmi er relativt sjældne [5] [27] . Men i mange tilfælde findes afvigende splejsede BTK -mRNA'er i leukæmiceller , hvorpå trunkerede proteinformer, der mangler kinasedomænet, syntetiseres [28] [29] .

Inhibitorer

Forståelse af den særlige rolle af Brutons tyrosinkinase i patogenesen af ​​visse sygdomme har ført til skabelsen af ​​inhibitorer af dens kinaseaktivitet til terapeutisk brug. En af de første udviklede var en reversibel kinasehæmmer af Tec-familien LFM-A13, som binder til den katalytiske kavitet af tyrosinkinase, defineret af resterne Leu-460, Tyr-476, Arg-525 og Asp-539 [30] . LFM-A13 hæmmer BTK in vitro med en IC50 på 7,5 mikromol/liter. I 2013 var der ikke modtaget data om den kliniske aktivitet af LFM-A13 [31] .

I 2013 var andre reversible BTK-hæmmere også blevet udviklet: ONO-WG-307, GDC-0834 og dasatinib . ONO-WG-307 blokerer autophosphorylering af BTK i Tyr-223-positionen med en IC50=2nmol/liter. I prækliniske forsøg har denne inhibitor vist effekt mod diffust storcellet B-celle lymfom subtype ABC, follikulært lymfom og kronisk lymfatisk leukæmi [31] .

Dasatinib blev udviklet som en hæmmer af BCR-ABL1 tyrosinkinaseaktivitet og bruges til at behandle kronisk myeloid leukæmi og akut B-celle lymfatisk leukæmi karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​det kimære BCR-ABL1 onkogen . Det har dog også vist sig reversibelt at hæmme Brutons tyrosin kinse med en IC50 på 5 nanomol/liter [32] . Dasatinib er blevet testet i et fase II klinisk forsøg med patienter med recidiverende eller resistent kronisk lymfatisk leukæmi. I 20% af tilfældene blev der opnået respons på lægemidlet, men hyppige alvorlige bivirkninger blev også noteret [33] .

Den anden gruppe af BTK-hæmmere er kovalente irreversible hæmmere såsom ibrutinib (PCI-32765) og AVL-292 (CC-292). Begge molekyler danner en kovalent binding med Cys-481 på det aktive sted af kinasen. Disse inhibitorer er mere specifikke for Brutons tyrosinkinse og har en IC50 på 0,5 nanomol/liter.

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 Mohamed AJ, Yu L., Bäckesjö CM, Vargas L., Faryal R., Aints A., Christensson B., Berglöf A., Vihinen M., Nore BF, Smith CI Bruton's tyrosinkinase (Btk) : funktion, regulering og transformation med særlig vægt på PH-domænet  //  Immunol Rev : journal. - 2009. - Bd. 228 , nr. 1 . - S. 58-73 . - doi : 10.1111/j.1600-065X.2008.00741.x . — PMID 19290921 .
  2. ↑ Tsukada S., Saffran DC, Rawlings DJ, Parolini O., Allen RC, Klisak I., Sparkes RS, Kubagawa H., Mohandas T., Quan S., et al. Mangelfuld ekspression af en B-celle cytoplasmatisk tyrosinkinase i human X-linked agammaglobulinemia  (engelsk)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1993. - Vol. 72 , nr. 2 . - S. 279-290 . - doi : 10.1016/0092-8674(93)90667-F . — PMID 8425221 .
  3. ↑ Vetrie D., Vorechovský I., Sideras P., Holland J., Davies A., Flinter F., Hammarström L., Kinnon C., Levinsky R., Bobrow M., et al. Genet involveret i X-bundet agammaglobulinæmi er medlem af src-familien af ​​protein-tyrosinkinaser  //  Nature : journal. - 1993. - Bd. 361 , nr. 6409 . - S. 226-233 . - doi : 10.1038/361226a0 . — PMID 8380905 .
  4. ↑ BTKbase Arkiveret 16. februar 2006.
  5. ↑ 1 2 Feldhahn N., Río P., Soh BN, Liedtke S., Sprangers M., Klein F., Wernet P., Jumaa H., Hofmann WK, Hanenberg H., Rowley JD, Müschen M. Deficiency of Bruton's tyrosinkinase i B-celle-precursor leukæmiceller  (engelsk)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2005. - Bd. 102 , nr. 37 . - P. 13266-13271 . - doi : 10.1073/pnas.0505196102 . — PMID 16141323 . Arkiveret fra originalen den 26. oktober 2015.
  6. ↑ Khan WN, Alt FW, Gerstein RM, Malynn BA, Larsson I., Rathbun G., Davidson L., Müller S., Kantor AB, Herzenberg LA, et al. Defekt B-celleudvikling og funktion hos Btk-deficiente mus  (engelsk)  // Immunitet : tidsskrift. - Cell Press , 1995. - Vol. 3 , nr. 3 . - S. 283-299 . — PMID 7552994 .
  7. ↑ Kerner JD, Appleby MW, Mohr RN, Chien S., Rawlings DJ, Maliszewski CR, Witte ON, Perlmutter RM Nedsat ekspansion af muse B-celle stamceller mangler Btk  //  Immunitet: journal. - Cell Press , 1995. - Vol. 3 , nr. 3 . - S. 301-312 . — PMID 7552995 .
  8. ↑ Genevier HC, Hinshelwood S., Gaspar HB, Rigley KP, Brown D., Saeland S., Rousset F., Levinsky RJ, Callard RE, Kinnon C., et al. Ekspression af Brutons tyrosinkinaseprotein inden for B-cellelinjen  (engelsk)  // European Journal of Immunology : journal. - 1994. - Bd. 24 , nr. 12 . - S. 3100-3105 . - doi : 10.1002/eji.1830241228 . — PMID 7805739 .
  9. ↑ Nisitani S., Satterthwaite AB, Akashi K., Weissman IL, Witte ON, Wahl MI Posttranskriptionel regulering af Brutons tyrosinkinaseekspression i antigenreceptorstimulerede milt-B-celler   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2000. - Vol. 97 , nr. 6 . - P. 2737-2742 . — PMID 10688914 .
  10. ↑ 1 2 Smith CI, Baskin B., Humire-Greiff P., Zhou JN, Olsson PG, Maniar HS, Kjellén P., Lambris JD, Christensson B., Hammarström L., et al. Ekspression af Brutons agammaglobulinemia tyrosinkinasegen, BTK, er selektivt nedreguleret i T-lymfocytter og plasmaceller  //  Journal of Immunology : journal. - 1994. - Bd. 152 , nr. 2 . - S. 557-565 . — PMID 8283037 .
  11. ↑ Kawakami Y., Yao L., Miura T., Tsukada S., Witte ON, Kawakami T. Tyrosin-phosphorylering og aktivering af Bruton-tyrosinkinase efter Fc epsilon RI-tværbinding  //  Molecular and Cellular Biology : journal. - 1994. - Bd. 14 , nr. 8 . - P. 5108-5113 . - doi : 10.1128/MCB.14.8.5108 . — PMID 7518558 .
  12. ↑ Mukhopadhyay S., Mohanty M., Mangla A., George A., Bal V., Rath S., Ravindran B. Tyrosin-phosphorylering og aktivering af Bruton-tyrosinkinase ved Fc epsilon RI-  tværbinding  Molecular// : journal. - 1994. - Bd. 14 , nr. 8 . - P. 5108-5113 . - doi : 10.1128/MCB.14.8.5108 . — PMID 7518558 .
  13. ↑ Futatani T., Miyawaki T., Tsukada S., Hashimoto S., Kunikata T., Arai S., Kurimoto M., Niida Y., Matsuoka H., Sakiyama Y., Iwata T., Tsuchiya S., Tatsuzawa O., Yoshizaki K., Kishimoto T. Mangelfuld ekspression af Brutons tyrosinkinase i monocytter fra X-bundet agammaglobulinæmi som evalueret ved en flowcytometrisk analyse og dens kliniske anvendelse til  påvisning af bærer //  Blod : journal. — American Society of Hematology, 1998. - Vol. 91 , nr. 2 . - S. 595-602 . - doi : 10.1128/MCB.14.8.5108 . — PMID 9427714 .
  14. ↑ Quek LS, Bolen J., Watson SP En rolle for Brutons tyrosinkinase (Btk) i blodpladeaktivering med kollagen  //  Current Biology  : journal. - Cell Press , 1998. - Vol. 8 , nr. 20 . - S. 1137-1140 . - doi : 10.1016/S0960-9822(98)70471-3 . — PMID 9778529 .
  15. ↑ Robinson D., Chen HC, Li D., Yustein JT, He F., Lin WC, Hayman MJ, Kung HJ Tyrosinkinaseekspressionsprofiler af kyllingerythro-progenitorceller og onkogen-transformerede erythroblaster  //  J Biomed sci. : journal. - 1998. - Bd. 5 , nr. 2 . - S. 93-100 . — PMID 9662068 .
  16. ↑ Gilbert C., Levasseur S., Desaulniers P., Dusseault AA, Thibault N., Bourgoin SG, Naccache PH Kemotaktisk faktor-induceret rekruttering og aktivering af Tec-familiekinaser i humane neutrofiler. II. Virkninger af LFM-A13, en specifik Btk-hæmmer  //  Journal of Immunology : journal. - 2003. - Bd. 170 , nr. 10 . - P. 5235-5243 . — PMID 12734372 .
  17. ↑ Gagliardi MC, Finocchi A., Orlandi P., Cursi L., Cancrini C., Moschese V., Miyawaki T., Rossi P. Brutons tyrosinkinase-defekt i dendritiske celler fra X-bundne agammaglobulinæmipatienter påvirker ikke deres differentiering, modning og antigen-præsenterende cellefunktion  (engelsk)  // Klinisk og eksperimentel immunologi : journal. - 2003. - Bd. 133 , nr. 1 . - S. 115-122 . - doi : 10.1046/j.1365-2249.2003.t01-1-02178.x . — PMID 12823285 .
  18. ↑ Lee SH, Kim T., Jeong D., Kim N., Choi Y. The Tec Family Tyrosine Kinase Btk Regulates RANKL-induced Osteoclast Maturation  //  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 2008. - Bd. 283 , nr. 17 . - P. 11526-11534 . - doi : 10.1074/jbc.M708935200 . — PMID 18281276 .
  19. ↑ Nukleotidsekvens af mRNA BTK Gallus gallus
  20. ↑ Haire RN, Strong SJ, Litman GW Tec-familie ikke-receptor tyrosinkinase udtrykt i zebrafisk nyre  //  Immunogenetics: journal. - 1998. - Bd. 47 , nr. 4 . - s. 336-337 . — PMID 9472071 .
  21. ↑ Baba K., Takeshita A., Majima K., Ueda R., Kondo S., Juni N., Yamamoto D. Drosophila Brutons tyrosinkinase (Btk) homolog er påkrævet for voksnes overlevelse og mandlig kønsdannelse  //  Molecular and Cellulær biologi : journal. - 1999. - Bd. 19 , nr. 6 . - P. 4405-4413 . — PMID 10330180 .
  22. ↑ Mohamed AJ, Vargas L., Nore BF, Backesjo CM, Christensson B., Smith CI Nucleocytoplasmic shuttling of Bruton's tyrosine kinase  //  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 2000. - Vol. 275 , nr. 51 . - P. 40614-40619 . - doi : 10.1074/jbc.M006952200 . — PMID 11016936 .
  23. ↑ 1 2 Hyvönen M., Saraste M. Struktur af PH-domænet og Btk-motiv fra Brutons tyrosinkinase: molekylære forklaringer for X-bundet agammaglobulinæmi  // EMBO J. - 1997. - Vol. 16 , nr. 12 . - S. 3396-3404 . — PMID 9218782 . Arkiveret fra originalen den 27. september 2013.
  24. ↑ Uckun FM Brutons tyrosinkinase (BTK) som en dobbeltfunktionsregulator af apoptose // Biochem Pharmacol. - 1998. - T. 56 , no. 6 . - S. 683-691 . — PMID 9751072 .
  25. ↑ Yu L., Mohamed AJ, Simonson OE, Vargas L., Blomberg KE, Björkstrand B., Arteaga HJ, Nore BF, Smith CI Proteasomafhængig autoregulering af Bruton tyrosinkinase (Btk) promotor via NF  -kappaB  // Blood. — American Society of Hematology, 2008. - Vol. 111 , udg. 9 . - P. 4617-4626 . - doi : 10.1182/blood-2007-10-121137 . — PMID 18292289 .
  26. ↑ Hendriks RW, Kersseboom R. Involvering af SLP-65 og Btk i tumorundertrykkelse og malign transformation af præ-B-celler // Semin Immunol. - 2006. - T. 18 , no. 1 . - S. 67-76 . — PMID 16300960 .
  27. ↑ Katz FE, Lovering RC, Bradley LA, Rigley KP, Brown D., Cotter F., Chessells JM, Levinsky RJ, Kinnon C. Ekspression af X-linked agammaglobulinemia gen, btk i B-celle akut lymfatisk leukæmi // Leukæmi . - 1994. - T. 8 , no. 4 . - S. 574-577 . — PMID 8152253 .
  28. ↑ Goodman PA, Wood CM, Vassilev AO, Mao C., Uckun FM Defekt ekspression af Brutons tyrosinkinase ved akut lymfatisk leukæmi // Leuk lymfom. - 2003. - T. 44 , no. 6 . - S. 1011-1018 . — PMID 12854903 .
  29. ↑ Feldhahn N., Klein F., Mooster JL, Hadweh P., Sprangers M., Wartenberg M., Bekhite MM, Hofmann WK, Herzog S., Jumaa H., Rowley JD, Müschen M. Mimicry of a constitutively active pre -B-cellereceptor i akut lymfatisk leukæmiceller  // J Exp Med. - 2005. - T. 201 , udg. 11 . - S. 1837-1852 . — PMID 15939795 .
  30. ↑ Mahajan S., Ghosh S., Sudbeck EA, Zheng Y., Downs S., Hupke M., Uckun FM Rationelt design og syntese af et nyt anti-leukæmisk middel rettet mod Brutons tyrosinkinase (BTK), LFM-A13 [alfa] -cyano-beta-hydroxy-beta-methyl-N-(2,5-dibromphenyl)propenamid ] // J Biol Chem. - 1999. - T. 274 , udg. 14 . - S. 9587-9599 . — PMID 10092645 . Arkiveret fra originalen den 11. oktober 2017.
  31. ↑ 1 2 Aalipour A., ​​Advani RH Bruton tyrosinkinasehæmmere: en lovende ny målrettet behandling for B-celle lymfomer // Br J Haematol. - 2013. - T. 163 , no. 4 . - S. 436-443 . - doi : 10.1111/bjh.12573 . — PMID 24111579 .
  32. ↑ Hantschel O., Rix U., Schmidt U., Bürckstümmer T., Kneidinger M., Schütze G., Colinge J., Bennett KL, Ellmeier W., Valent P., Superti-Furga G. Btk-tyrosinkinasen er et hovedmål for Bcr-Abl-hæmmeren dasatinib  // Proc Natl Acad Sci US A. - 2007. - Vol. 104 , nr. 33 . - S. 13283-13288 . — PMID 17684099 .
  33. ↑ Amrein PC, Attar EC, Takvorian T., Hochberg EP, Ballen KK, Leahy K. .M., Fisher DC, Lacasce AS, Jacobsen ED, Armand P., Hasserjian RP, Werner L., Neuberg D., Brown JR Fase II studie af dasatinib ved recidiverende eller refraktær kronisk lymfatisk leukæmi  // Clin Cancer Res. - 2011. - T. 17 , no. 9 . - S. 2977-2986 . - doi : 10.1158/1078-0432.CCR-10-2879 . — PMID 21402714 .