Receptor de eritropoietină

Receptorul eritropoietinei (EpoR) este o proteină codificată la om de gena EpoR [1] . Lanțul peptidic al EpoR are o masă atomică de 52 kDa, masa atomică a glicopeptidei, împreună cu un singur lanț de carbohidrați, este de 56-57 kDa (conform altor date [3] , 66-105 kDa). EpoR aparține familiei de receptori de citokine . EpoR este prezent pe membrană sub formă de homodimeri [ 2] , care, atunci când se leagă de ligand de eritropoietină (Epo) , își schimbă conformația. Aceste modificări conformaționale determină autofosforilarea kinazei Jak2 , care este asociată cu aceasta inițial, acest lucru se datorează activității lui Jak2 [3] [4] . Astăzi, cea mai argumentată funcție a EpoR este de a promova răspândirea precursorilor eritroizi și de a-i salva de apoptoză [1] . Subunitățile EpoR sunt, de asemenea, capabile să formeze heterodimeri cu alte proteine ​​receptor, βcR și EPHB4.

Mecanism de acțiune

Domeniile citoplasmatice ale EpoR conțin un număr de fosfotirozine care sunt fosforilate de Jak2 și servesc ca locuri de andocare pentru diverși activatori ai căii intracelulare.

Pe lângă activarea kinazelor Ras /Akt și ERK/MAP , a căii fosfatidilinozitol 3-kinaze/AKT și a factorilor de transcripție STAT , fosfotirozinele servesc și ca locuri de andocare pentru fosfatazele care afectează negativ semnalizarea EpoR, prevenind supraactivarea.

Supraviețuirea eritroidei

Rolul principal al EpoR este de a stimula răspândirea rapidă a celulelor progenitoare ale eritrocitelor și de a salva aceste celule de la moarte. [5]

EpoR, împreună cu factorul de transcripție GATA-1, induce transcripția proteinelor conservatoare Bcl-xL . [6]

În plus, EpoR este implicat în suprimarea expresiei receptorilor de moarte Fas , Trail și TNFa , care afectează negativ eritropoieza. [7] [8] [9]

Încă nu se știe dacă Epo/EpoR cauzează în mod direct proliferarea și diferențierea progenitorilor eritrocitelor in vivo, deoarece efectele au fost descrise pe baza lucrărilor in vitro [5] .

Diferențierea seriei eritroide

Există motive să credem că diferențierea seriei eritroide depinde în principal de prezența și inducerea factorilor de transcripție precum GATA-1, FOG-1 și EKLF , precum și de suprimarea factorilor mieloizi și limfoizi precum PU.1 . [10] Efectele directe ale semnalizării EpoR, inducerea genelor specifice eritroidei, cum ar fi beta-globina , sunt în general puțin înțelese. Se știe că GATA-1 poate induce expresia EpoR . [11] La rândul său, calea de semnalizare PI3-K/AKT crește activitatea GATA-1. [12]

Ciclul celular al seriei eritroide

Distribuția EpoR depinde cel mai probabil de tipul de celulă. Se știe că EpoR poate activa căile de semnalizare mitogenă și poate controla proliferarea unei varietăți de celule non-eritroide și canceroase. 

Prin semnalizarea EpoR, progenitorii CFU-e intră în ciclul celular în timpul inducției GATA-1 și reglării în jos a PU.1 . [13] În etapele ulterioare de diferențiere, dimensiunea celulei scade, iar la sfârșit, nucleul este aruncat afară. Supraviețuirea celulelor în aceste etape depinde de semnalizarea EpoR. De asemenea, semnalizarea EpoR influențează distribuția progenitorilor BFU-e, care nu au fost încă bine studiati. 

În plus, din unele date privind macrocitoza în timpul stresului hipoxic (când Epo crește de mii de ori), rezultă că practic nu există mitoză în etapele ulterioare, iar expresia EpoR este foarte scăzută (sau absentă). Acest lucru este necesar pentru a asigura accesul cât mai curând posibil la stocul de globule roșii. Aceste date demonstrează că capacitatea limitată de propagare depinde de Epo și nu de alți factori. EpoR în diferențierea seriei eritroide poate funcționa în primul rând ca factor de supraviețuire, în timp ce efectul său asupra ciclului celular in vivo se manifestă după ceva timp. [14] În alte sisteme celulare, EpoR poate furniza un semnal  proliferativ specific. [cincisprezece]

Participarea progenitorilor multipotenți la diferențierea seriei eritroide

În prezent, rolul EpoR în diferențiere este neclar. Expresia EpoR poate crește chiar și în departamentul de celule stem hematopoietice [16] . Nu se știe ce rol joacă semnalizarea EpoR în stadiul incipient al producției de eritroblaste: permisiv (adică inducerea doar supraviețuirii) sau instructiv (adică activarea markerilor pentru a bloca progenitorii pe o anumită traiectorie de diferențiere).

Publicațiile actuale sugerează că joacă un rol permisiv în primul rând. Producția de progenitori BFU-e și CFU-e a fost normală în embrionii de rozătoare Epo - knockout , precum și EpoR- knockout [17] . Cu toate acestea, atunci când se adaugă Epo sau sub stres hipoxic, numărul de BFU-e și CFU-e crește extrem de mult. În orice caz, nu este clar care dintre cele două roluri mai joacă EpoR. Întrebări suplimentare sunt ridicate de informațiile că căile pe care EpoR le activează sunt comune multor alți receptori. Și dacă înlocuiți EpoR cu un receptor de prolactină, atunci există încă sprijin pentru diferențierea și supraviețuirea seriei eritroide, dar aceste date, din nou, sunt obținute din studii in vitro [18] [19] . Drept urmare, aceste date sugerează că, cel mai probabil, EpoR este implicat în diferențierea seriei eritroide nu printr-o funcție instructivă necunoscută, ci prin rolul său în supraviețuirea progenitorilor multipotenți.

Cercetarea mutațiilor animale

Șoarecii cu un EpoR trunchiat sunt viabili [20] , ceea ce sugerează că activitatea Jak2 este suficientă pentru a asigura eritropoieza fără andocare moleculară obligatorie a fosfotirozinei .

Șoarecii cu varianta receptorului EpoR-HM posedă fenilalanină mutată din tirozină în poziția 343 , făcând ineficientă andocare moleculară Stat5. Acești șoareci sunt anemici și prezintă un răspuns redus la stresul hipoxic.

Șoarecii knockout EpoR au defecte ale inimii, creierului și sistemului vascular.

Semnificație clinică

O supraproducție de globule roșii crește șansa de a dezvolta patologii precum tromboza și apoplexia . Defectele EpoR pot duce la eritroleucemie și eritrocitoză ereditară . Mutațiile în kinazele Jak2 asociate cu EpoR pot duce, de asemenea, la policitemie vera . [21]

Rareori această supraproducție de globule roșii crește pur și simplu rezistența fără efecte negative. [22]

Surse

1. ↑ 1 2 Gena Entrez: receptorul eritropoietinei EPOR . (nedefinit)
2. ↑ Livnah O., Stura EA, Middleton SA, Johnson DL, Jolliffe LK, Wilson IA Dovezi cristalografice pentru dimerii preformați ai receptorului de eritropoietină înainte de activarea ligandului  //  Science : journal. - 1999. - Februarie ( vol. 283 , nr. 5404 ). - P. 987-990 . - doi : 10.1126/science.283.5404.987 . — PMID 9974392 .
3. ↑ Youssoufian H., Longmore G., Neumann D., Yoshimura A., Lodish HF Structura, funcția și activarea  receptorului de eritropoietină //  Sânge : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 1993. - Mai ( vol. 81 , nr. 9 ). - P. 2223-2236 . — PMID 8481505 .
4. ^ Wilson IA, Jolliffe LK Structura, organizarea, activarea și plasticitatea receptorului de eritropoietină  //  Current Opinion in Structural Biology: journal. - 1999. - Decembrie ( vol. 9 , nr. 6 ). - P. 696-704 . - doi : 10.1016/S0959-440X(99)00032-9 . — PMID 10607675 .
5. ↑ 1 2 Koury MJ, Bondurant MC Eritropoietina întârzie degradarea ADN-ului și previne moartea programată în celulele progenitoare eritroide  (engleză)  // Science : journal. - 1990. - Aprilie ( vol. 248 , nr. 4953 ). - P. 378-381 . - doi : 10.1126/science.2326648 . — PMID 2326648 .
6. ↑ Socolovsky M., Fallon AE, Wang S., Brugnara C., Lodish HF Anemia fetală și apoptoza progenitorilor de celule roșii la șoarecii Stat5a-/-5b-/-: un rol direct pentru Stat5 în inducerea Bcl-X(L)  (Engleză)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1999. - Iulie ( vol. 98 , nr. 2 ). - P. 181-191 . - doi : 10.1016/S0092-8674(00)81013-2 . — PMID 10428030 .
7. ↑ De Maria R., Testa U., Luchetti L., Zeuner A., ​​​​Stassi G., Pelosi E., Riccioni R., Felli N., Samoggia P., Peschle C. Apoptotic role of Fas/Fas ligand sistem în reglarea eritropoiezei  (engleză)  // Blood : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 1999. - februarie ( vol. 93 , nr. 3 ). - P. 796-803 . — PMID 9920828 .
8. ↑ Liu Y., Pop R., Sadegh C., Brugnara C., Haase VH, Socolovsky M.  Suppression of Fas-FasL coexpression by eritropoietina mediază expansiunea eritroblastelor în timpul răspunsului la stres eritropoetic in vivo  // Sânge : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 2006. — iulie ( vol. 108 , nr. 1 ). - P. 123-133 . - doi : 10.1182/blood-2005-11-4458 . — PMID 16527892 .
9. ↑ Felli N., Pedini F., Zeuner A., ​​​​Petrucci E., Testa U., Conticello C., Biffoni M., Di Cataldo A., Winkles JA, Peschle C., De Maria R. Multiple members of superfamilia TNF contribuie la inhibarea eritropoezei mediată de IFN-gama  //  Journal of Immunology : jurnal. - 2005. - august ( vol. 175 , nr. 3 ). - P. 1464-1472 . - doi : 10.4049/jimmunol.175.3.1464 . — PMID 16034083 .
10. ↑ Cantor AB, Orkin SH Reglarea transcripțională a eritropoezei: o afacere care implică mai mulți  parteneri //  Oncogene : jurnal. - 2002. - Mai ( vol. 21 , nr. 21 ). - P. 3368-3376 . - doi : 10.1038/sj.onc.1205326 . — PMID 12032775 .
11. ^ Zon LI, Youssoufian H., Mather C., Lodish HF, Orkin SH Activarea promotorului receptorului de eritropoietină prin factorul de transcripție GATA-1  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  :  journal . - 1991. - Decembrie ( vol. 88 , nr. 23 ). - P. 10638-10641 . - doi : 10.1073/pnas.88.23.10638 . — PMID 1660143 .
12. ↑ Zhao W., Kitidis C., Fleming MD, Lodish HF, Ghaffari S. Eritropoietina stimulează fosforilarea și activarea GATA-1 prin calea de semnalizare PI3-kinaza  / AKT  // Sânge : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 2006. - februarie ( vol. 107 , nr. 3 ). - P. 907-915 . - doi : 10.1182/blood-2005-06-2516 . — PMID 16204311 .
13. ↑ Pop R., Shearstone JR, Shen Q., Liu Y., Hallstrom K., Koulnis M., Gribnau J., Socolovsky M. Un pas cheie de angajament în eritropoeza este sincronizat cu ceasul ciclului celular prin inhibiția reciprocă între PU. 1 și progresia fazei S  (engleză)  // PLoS Biology  : jurnal. - 2010. - Vol. 8 , nr. 9 . - doi : 10.1371/journal.pbio.1000484 . — PMID 20877475 .
14. ↑ Seno S., Miyahara M., Asakura H., Ochi O., Matsuoka K., Toyama T. MACROCITOZA REZULTATĂ DIN DENUCLEAREA PRECOCE A PRECURSORILOR ERITROIDI  (germană)  // Sânge : magazin. — Societatea Americană de Hematologie, 1964. - noiembrie ( Bd. 24 ). - S. 582-593 . — PMID 14236733 .
15. ↑ Borsook H., Lingrel JB, Scaro JL, Millette RL Sinteza hemoglobinei în relație cu maturarea celulelor eritroide  //  Nature: journal. - 1962. - Octombrie ( vol. 196 , nr. 4852 ). - P. 347-350 . - doi : 10.1038/196347a0 . — PMID 14014098 .
16. ↑ Forsberg EC, Serwold T., Kogan S., Weissman IL, Passegué E. Noi dovezi care susțin potențialul megacariocite-eritrocite al progenitorilor hematopoietici multipotenți  flk2  / flt3+ // Cell  : journal. - Cell Press , 2006. - iulie ( vol. 126 , nr. 2 ). - P. 415-426 . - doi : 10.1016/j.cell.2006.06.037 . — PMID 16873070 .
17. ↑ Wu H., Liu X., Jaenisch R , Lodish HF Generarea de progenitori eritroizi BFU-E și CFU-E comisi nu necesită eritropoietină sau receptorul eritropoietinei  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1995. - Octombrie ( vol. 83 , nr. 1 ). - P. 59-67 . - doi : 10.1016/0092-8674(95)90234-1 . — PMID 7553874 .
18. ↑ Socolovsky M., Fallon AE, Lodish HF Receptorul de prolactină salvează progenitorii EpoR-  / - eritroizi și înlocuiește EpoR într-o interacțiune sinergică cu c-kit  // Sânge : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 1998. - septembrie ( vol. 92 , nr. 5 ). - P. 1491-1496 . — PMID 9716574 .
19. ↑ Socolovsky M., Dusanter-Fourt I., Lodish HF Receptorul de prolactină și receptorii de eritropoietin trunchiați sever susțin diferențierea progenitorilor eritroizi  // The  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1997. - Mai ( vol. 272 ​​, nr. 22 ). - P. 14009-14012 . doi : 10.1074 / jbc.272.22.14009 . — PMID 9162017 .
20. ↑ Zang H., Sato K., Nakajima H., McKay C., Ney PA, Ihle JN Regiunea distală și tirozinele receptorului Epo nu sunt esențiale pentru eritropoeza in vivo  //  The EMBO Journal : jurnal. - 2001. - iunie ( vol. 20 , nr. 12 ). - P. 3156-3166 . - doi : 10.1093/emboj/20.12.3156 . — PMID 11406592 .
21. ↑ James C., Ugo V., Le Couédic JP, Staerk J., Delhommeau F., Lacout C., Garçon L., Raslova H., Berger R., Bennaceur-Griscelli A., Villeval JL, Constantinescu SN, Casadevall N., Vainchenker W. O mutație clonală unică JAK2 care duce la semnalizarea constitutivă cauzează policitemie vera  //  Nature : journal. - 2005. - Aprilie ( vol. 434 , nr. 7037 ). - P. 1144-1148 . - doi : 10.1038/nature03546 . — PMID 15793561 .
22. ↑ de la Chapelle A., Träskelin AL, Juvonen E. Receptorul de eritropoietina trunchiat cauzează eritrocitoză umană benignă mostenită în mod dominant  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1993. - Mai ( vol. 90 , nr. 10 ). - P. 4495-4499 . - doi : 10.1073/pnas.90.10.4495 . — PMID 8506290 .