Tirozin kinaza lui Bruton

Tirozin kinaza Bruton (  Bruton tirozin kinaza, BTK ) este o tirozin kinază non -receptivă din familia Tec de protein kinaze .

Tirozin kinaza lui Bruton joacă un rol important în maturarea și funcționarea limfocitelor B și a altor celule sanguine de mamifere . Cea mai mare atenție este acordată studiului variantelor umane și de șoarece ale enzimei. Mutațiile din gena acestei proteine ​​sunt cauza bolii Bruton (agammaglobulinemie X-linked), de la care își ia numele. Tirozin kinaza Bruton este o componentă a căilor de semnalizare care pornesc de la receptorii pre-celulelor B și B. Având în vedere marea importanță a acestor căi pentru celulele B, această tirozin kinază este considerată o țintă promițătoare în tratamentul leucemiei limfocitare cronice și al bolilor autoimune [1] .

Istoria descoperirii și structura genei

Gena tirozin kinazei Bruton a fost identificată în 1993 de două grupuri independente ca o genă implicată în dezvoltarea agammaglobulinemiei ( boala Bruton ) [2] [3] . S-a demonstrat că gena este localizată pe brațul lung al cromozomului X. Gena tirozin kinazei Bruton are o dimensiune de aproximativ 37,5 kb și conține 19 exoni [1] . Peste 1000 de mutații diferite ale acestei gene au fost identificate la pacienții cu agammaglobulinemie [4] . Pe matricea genei, ARNm este sintetizat cu o dimensiune de 2,7 mii de nucleotide. Datele privind posibilitatea de îmbinare alternativă a pre-ARNm a tirozin kinazei în celulele normale nu sunt încă disponibile. Cu toate acestea, în unele tipuri de leucemie , se găsesc ARNm îmbinați incorect, pe care sunt sintetizate moleculele tirozin kinazei lui Bruton lipsite de activitate kinază [5] .

Absența unei forme funcționale a tirozin kinazei la pacienții cu agammaglobulinemie duce la o scădere puternică a numărului de limfocite B și anticorpi din sânge. Mutații similare ale genei tirozin kinazei la șoareci provoacă o stare de imunodeficiență legată de X. Manifestările sale sunt mai puțin pronunțate decât la om, de exemplu, numărul de limfocite B periferice este redus doar la jumătate [6] [7] .

Distribuție și localizare intracelulară

Tirozin kinaza Bruton este caracteristică limfocitelor B în diferite stadii ale dezvoltării lor: în celulele în curs de dezvoltare, măduva osoasă conține cele mai multe proteine, cu eliberarea celulelor în sânge, cantitatea acesteia scade, iar enzima nu se mai găsește în plasmă . celule [8] [9] [10] . În plus, tirozin kinaza lui Bruton este prezentă și în alte celule de origine măduvă osoasă: monocite / macrofage , mastocite , neutrofile , eritroblaste, trombocite , celule dendritice și osteoclaste [11] [12] [13] [14] [15] [ 16] [17 ] [18] . Cu toate acestea, această kinază aparent nu este sintetizată în limfocitele T [10] . Tirozin kinaza lui Bruton joacă un rol mai important în soarta limfocitelor B decât orice altă celulă. Acest lucru este confirmat de faptul că mutațiile în gena enzimei din boala Bruton afectează în primul rând maturarea acestor celule [1] . În alte tipuri de celule, funcțiile tirozin kinazei par a fi duplicate de alte enzime.

Proteinele omoloage tirozin kinazei Bruton de la mamifere au fost găsite și la păsări , pești și insecte [19] [20] [21] . Cu toate acestea, în ciuda conservării evolutive a secvenței de aminoacizi a acestor proteine, funcțiile lor diferă în diferite grupuri de organisme. De exemplu, la Drosophila , omologul tirozin kinazei este important pentru dezvoltarea organelor genitale masculine, în timp ce la mamifere această enzimă este implicată în dezvoltarea și funcționarea celulelor din sistemul imunitar .

Tirozin kinaza lui Bruton este localizată în principal în citoplasma celulei. La activare, enzima se deplasează în membrana plasmatică datorită interacțiunii domeniului PH (vezi mai jos) cu componentele sale. O cantitate mică de proteină se găsește și în nucleul celulei , ceea ce sugerează că tirozin kinaza circulă între nucleu și citoplasmă. Se știe că exportul enzimei din nucleul lor este asigurat de exportina Crm1 [22] .

Structura

Tirozin kinaza umană Bruton constă din 659 de resturi de aminoacizi și are o greutate moleculară de aproximativ 77 kDa . În proteină se disting următoarele domenii , pornind de la capătul N-terminal: domeniul PH (domeniu omologul plextrinei), domeniul TH (domeniul omolog cu Tec; constă dintr-un motiv Btk și o regiune poliprolină), domeniul SH2 , domeniul SH3 și domeniul kinazei catalitice [1] .

Domeniul PH al tirozin kinazei lui Bruton are un pliu caracteristic și constă dintr-o foaie β antiparalelă cu șapte catene foarte curbate și un α-helix C-terminal . Domeniul PH leagă fosfații de fosfatidilinozitol ai membranei citoplasmatice. Mutațiile din domeniul PH asociate cu boala Bruton afectează reziduurile de aminoacizi direct implicate în legarea substratului [23] .

Motivul Btk este conectat la partea C-terminală a domeniului PH printr-un linker de 7-8 resturi de aminoacizi. Miezul globular al motivului Btk este pliat opus catenelor β 5 și 7 ale domeniului PH. În general, motivul Btk este o buclă lungă care se pliază pe sine și este ținută în această poziție de ionul de zinc , care formează legături de coordonare cu reziduurile de histidină și cisteină . Ionul de zinc este esențial pentru activitatea și stabilitatea optimă a enzimelor. Una dintre mutațiile enzimatice asociate cu boala Bruton afectează unul dintre reziduurile de cisteină care leagă zincul [23] .

Domeniul SH2 asigură recunoașterea și legarea peptidelor care conțin fosfotirozină. Domeniul SH3 leagă regiuni bogate în prolină ale altor proteine ​​[24] .

Regulamentul

Cantitatea și activitatea BTK este reglementată la mai multe niveluri.

Reglementare transcripțională

Se știe că mai mulți factori de transcripție se leagă și activează promotorul genei BTK : Sp1, Sp3, Spi-B, PU.1, OCT1/OBF1 și NF-kB (complex p65/p50). În acest din urmă caz, activitatea catalitică a BTK este necesară pentru translocarea NF-kB în nucleul celulei, adică autoreglarea tirozin kinazei lui Bruton are loc conform mecanismului de feedback pozitiv [25] .

Participarea la semnalizarea intracelulară

Funcții

Tirozin kinaza lui Bruton joacă un rol în dezvoltarea mai multor tipuri de cancer , în special leucemii . Unele dovezi indică proprietățile oncogene ale BTK , altele spre proprietăți supresoare de tumori [26] .

Rolul în dezvoltarea bolilor

Leucemie limfoblastică acută cu celule B

Inactivarea mutațiilor somatice ale genei BTK în leucemia limfoblastică acută cu celule B sunt relativ rare [5] [27] . Cu toate acestea, în multe cazuri, ARNm-uri BTK îmbinate în mod aberant se găsesc în celulele leucemice , pe care sunt sintetizate forme de proteine ​​trunchiate, lipsite de domeniul kinazei [28] [29] .

Inhibitori

Înțelegerea rolului special al tirozin kinazei lui Bruton în patogeneza anumitor boli a condus la crearea de inhibitori ai activității sale kinazei pentru uz terapeutic. Unul dintre primele dezvoltate a fost un inhibitor reversibil al kinazei din familia Tec LFM-A13, care se leagă de cavitatea catalitică a tirozin kinazei, definită de reziduurile Leu-460, Tyr-476, Arg-525 și Asp-539 [30] . LFM-A13 inhibă BTK in vitro cu un IC50 de 7,5 micromol/litru. Până în 2013, nu fuseseră primite date privind activitatea clinică a LFM-A13 [31] .

Până în 2013, au fost dezvoltați și alți inhibitori reversibili BTK: ONO-WG-307, GDC-0834 și dasatinib . ONO-WG-307 blochează autofosforilarea BTK la poziția Tyr-223 cu un IC50=2nmol/litru. În studiile preclinice, acest inhibitor a demonstrat eficacitate împotriva limfomului difuz cu celule B mari subtipul ABC, a limfomului folicular și a leucemiei limfocitare cronice [31] .

Dasatinib a fost dezvoltat ca un inhibitor al activității tirozin kinazei BCR-ABL1 și este utilizat pentru a trata leucemia mieloidă cronică și leucemia limfoblastică acută cu celule B, caracterizată prin prezența oncogenei himerice BCR-ABL1 . Cu toate acestea, s-a demonstrat, de asemenea, că inhibă reversibil tirozin-kinsa lui Bruton cu un IC50 de 5 nanomol/litru [32] . Dasatinib a fost testat într-un studiu clinic de fază II la pacienți cu leucemie limfocitară cronică recidivă sau rezistentă. În 20% din cazuri, s-a obținut un răspuns la medicament, dar au fost observate și reacții adverse grave frecvente [33] .

Al doilea grup de inhibitori BTK sunt inhibitori covalenți ireversibili, cum ar fi ibrutinib (PCI-32765) și AVL-292 (CC-292). Ambele molecule formează o legătură covalentă cu Cys-481 la locul activ al kinazei. Acești inhibitori sunt mai specifici pentru tirozin-kinsa lui Bruton și au un IC50 de 0,5 nanomol/litru.

Note

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 tyrosine kinase (Btk) : funcție, reglare și transformare cu accent special pe domeniul PH  //  Immunol Rev : journal. - 2009. - Vol. 228 , nr. 1 . - P. 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. Expresia deficitară a tirozin kinazei citoplasmatice de celule B în agammaglobulinemia umană legată de X  (engleză)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1993. - Vol. 72 , nr. 2 . - P. 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. Gena implicată în agammaglobulinemia legată de X este un membru al familiei src de protein-tirozin kinaze  //  Nature : journal. - 1993. - Vol. 361 , nr. 6409 . - P. 226-233 . - doi : 10.1038/361226a0 . — PMID 8380905 .
4. ↑ BTKbase Arhivat 16 februarie 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 tirozin kinaza în celulele precursoare ale celulelor B de leucemie  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2005. - Vol. 102 , nr. 37 . - P. 13266-13271 . - doi : 10.1073/pnas.0505196102 . — PMID 16141323 . Arhivat din original pe 26 octombrie 2015.
6. ↑ Khan WN, Alt FW, Gerstein RM, Malynn BA, Larsson I., Rathbun G., Davidson L., Müller S., Kantor AB, Herzenberg LA, et al. Dezvoltarea și funcționarea defectuoasă a celulelor B la șoarecii cu deficiență de Btk  (engleză)  // Immunity: journal. - Cell Press , 1995. - Vol. 3 , nr. 3 . - P. 283-299 . — PMID 7552994 .
7. ↑ Kerner JD, Appleby MW, Mohr RN, Chien S., Rawlings DJ, Maliszewski CR, Witte ON, Perlmutter RM Expansiunea afectată a progenitorilor celulelor B de șoarece lipsite de Btk  //  Immunity: journal. - Cell Press , 1995. - Vol. 3 , nr. 3 . - P. 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. Exprimarea proteinei tirozin kinazei Bruton în cadrul liniei de celule B  (engleză)  // Jurnalul European de Imunologie : jurnal. - 1994. - Vol. 24 , nr. 12 . - P. 3100-3105 . - doi : 10.1002/eji.1830241228 . — PMID 7805739 .
9. ↑ Nisitani S., Satterthwaite AB, Akashi K., Weissman IL, Witte ON, Wahl MI Reglarea posttranscripțională a expresiei tirozin kinazei Bruton în celulele B splenice stimulate de receptorul antigen   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : jurnal. - 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. Expresia genei tirozin kinazei agammaglobulinemiei Bruton, BTK, este reglată selectiv în jos în limfocitele T și celulele plasmatice  //  Journal of Immunology : jurnal. - 1994. - Vol. 152 , nr. 2 . - P. 557-565 . — PMID 8283037 .
11. ↑ Kawakami Y., Yao L., Miura T., Tsukada S., Witte ON, Kawakami T. Fosforilarea tirozinei și activarea tirozin kinazei Bruton la reticularea Fc epsilon RI  //  Biologie moleculară și celulară : jurnal. - 1994. - Vol. 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. Fosforilarea tirozinei și activarea tirozin-kinazei Bruton la  legarea Fc epsilon RI  Biologie moleculară// : jurnal. - 1994. - Vol. 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. Expresia deficitară a tirozin kinazei Bruton în monocite din agammaglobulinemia legată de X, evaluată printr-o analiză citometrică în flux și aplicarea sa clinică la  detectarea purtătorilor //  Sânge : jurnal. — Societatea Americană de Hematologie, 1998. - Vol. 91 , nr. 2 . - P. 595-602 . - doi : 10.1128/MCB.14.8.5108 . — PMID 9427714 .
14. ↑ Quek LS, Bolen J., Watson SP Un rol pentru tirozin kinaza Bruton (Btk) în activarea trombocitelor de către colagen  //  Current Biology  : journal. - Cell Press , 1998. - Vol. 8 , nr. 20 . - P. 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  . : jurnal. - 1998. - Vol. 5 , nr. 2 . - P. 93-100 . — PMID 9662068 .
16. ^ Gilbert C., Levasseur S., Desaulniers P., Dusseault AA, Thibault N., Bourgoin SG, Naccache PH Recrutarea indusă de factor chimiotactic și activarea kinazelor familiei Tec în neutrofilele umane. II. Efectele LFM-A13, un inhibitor specific Btk  //  Journal of Immunology : jurnal. - 2003. - Vol. 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. Bruton's tyrosine kinase defect in dendritic cells from X-linked agammaglobulineemia patients nu influențează diferențierea acestora, maturation and antigen-presenting cell function  (english)  // Imunologie clinica si experimentala : jurnal. - 2003. - Vol. 133 , nr. 1 . - P. 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. - Vol. 283 , nr. 17 . - P. 11526-11534 . - doi : 10.1074/jbc.M708935200 . — PMID 18281276 .
19. ↑ Secvența de nucleotide a ARNm BTK Gallus gallus
20. ↑ Haire RN, Strong SJ, Litman GW Tec-family non-receptor tirozin kinaza exprimată în rinichi de pește zebra  //  Imunogenetics: journal. - 1998. - Vol. 47 , nr. 4 . - P. 336-337 . — PMID 9472071 .
21. ↑ Baba K., Takeshita A., Majima K., Ueda R., Kondo S., Juni N., Yamamoto D. Omologul tirozin kinazei Drosophila Bruton (Btk) este necesar pentru supraviețuirea adulților și  formarea genitală masculină  // Molecular și Biologie celulară : jurnal. - 1999. - Vol. 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. Structure of the PH domain and Btk motiv from Bruton's tyrosine kinase: molecular explications for X-linked agammaglobulineemia  // EMBO J. - 1997. - Vol. 16 , nr. 12 . - S. 3396-3404 . — PMID 9218782 . Arhivat din original pe 27 septembrie 2013.
24. ↑ Tirozin kinaza lui Uckun FM Bruton (BTK) ca regulator cu dublă funcție al apoptozei // Biochem Pharmacol. - 1998. - T. 56 , nr. 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 Proteasome-dependent autoreglation of Bruton tyrosine kinase (Btk) promoter via NF-  kappaB  // Blood. — Societatea Americană de Hematologie, 2008. - Vol. 111 , iss. 9 . - P. 4617-4626 . - doi : 10.1182/blood-2007-10-121137 . — PMID 18292289 .
26. ↑ Hendriks RW, Kersseboom R. Implicarea SLP-65 și Btk în suprimarea tumorii și transformarea malignă a celulelor pre-B // Semin Immunol. - 2006. - T. 18 , nr. 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. Expression of the X-linked agammaglobulinemia gene, btk in B-cell acute lymphoblastic leukemia // Leukemia . - 1994. - T. 8 , nr. 4 . - S. 574-577 . — PMID 8152253 .
28. ↑ Goodman PA, Wood CM, Vassilev AO, Mao C., Uckun FM Expresia defectuoasă a tirozin kinazei Bruton în leucemia limfoblastică acută // Limfomul Leuk. - 2003. - T. 44 , nr. 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 -Receptor de celule B în celulele de leucemie limfoblastică acută  // J Exp Med. - 2005. - T. 201 , nr. 11 . - S. 1837-1852 . — PMID 15939795 .
30. ↑ Mahajan S., Ghosh S., Sudbeck EA, Zheng Y., Downs S., Hupke M., Uckun FM Proiectarea rațională și sinteza unui nou agent anti-leucemic care vizează tirozin kinaza Bruton (BTK), LFM-A13 [alfa -ciano-beta-hidroxi-beta-metil-N-(2,5-dibromfenil)propenamidă ] // J Biol Chem. - 1999. - T. 274 , nr. 14 . - S. 9587-9599 . — PMID 10092645 . Arhivat din original pe 11 octombrie 2017.
31. ↑ 1 2 Aalipour A., ​​​​Inhibitori de tirozin kinazei Advani RH Bruton: un nou tratament țintit promițător pentru limfoamele cu celule B // Br J Haematol. - 2013. - T. 163 , nr. 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. The Btk tyrosine kinase este o ţintă majoră a inhibitorului Bcr-Abl 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. Studiu de fază II al dasatinibului în leucemia limfocitară cronică recidivă sau refractară  // Clin Cancer Res. - 2011. - T. 17 , nr. 9 . - S. 2977-2986 . - doi : 10.1158/1078-0432.CCR-10-2879 . — PMID 21402714 .