Erytropoetinový receptor

Erytropoetinový receptor (EpoR) je protein kódovaný u lidí genem EpoR [1] . Peptidový řetězec EpoR má atomovou hmotnost 52 kDa, atomová hmotnost glykopeptidu spolu s jedním sacharidovým řetězcem je 56-57 kDa (podle jiných údajů [3] 66-105 kDa). EpoR patří do rodiny cytokinových receptorů . EpoR je na membráně přítomen ve formě homodimerů [ 2] , které po navázání na ligand erytropoetinu (Epo) mění svou konformaci. Tyto konformační změny způsobují autofosforylaci kinázy Jak2 , která je s ní zpočátku spojena, je to způsobeno aktivitou Jak2 [3] [4] . Dnes je nejvíce argumentovanou funkcí EpoR podporovat šíření erytroidních prekurzorů a chránit je před apoptózou [1] . Podjednotky EpoR jsou také schopny tvořit heterodimery s jinými receptorovými proteiny, βcR a EPHB4.

Mechanismus účinku

Cytoplazmatické domény EpoR obsahují řadu fosfotyrosinů , které jsou fosforylovány Jak2 a slouží jako dokovací místa pro různé aktivátory intracelulárních drah.

Kromě aktivace kináz Ras /Akt a ERK/MAP , dráhy fosfatidylinositol 3-kinázy/AKT a transkripčních faktorů STAT slouží fosfotyrosiny také jako dokovací místa pro fosfatázy , které negativně ovlivňují signalizaci EpoR a zabraňují nadměrné aktivaci.

Erytroidní přežití

Hlavní úlohou EpoR je stimulovat rychlé šíření progenitorových buněk erytrocytů a zachránit tyto buňky před smrtí. [5]

EpoR spolu s transkripčním faktorem GATA-1 indukuje transkripci Bcl-xL konzervačních proteinů . [6]

Kromě toho se EpoR podílí na potlačení exprese receptorů smrti Fas , Trail a TNFa , které negativně ovlivňují erytropoézu. [7] [8] [9]

Stále není známo, zda Epo/EpoR přímo způsobuje proliferaci a diferenciaci progenitorů erytrocytů in vivo, protože účinky byly popsány na základě práce in vitro [5] .

Diferenciace erytroidní řady

Existuje důvod se domnívat, že diferenciace erytroidní řady závisí hlavně na přítomnosti a indukci transkripčních faktorů, jako jsou GATA-1, FOG-1 a EKLF , a také na supresi myeloidních a lymfoidních faktorů, jako je PU.1 . [10] Přímé účinky EpoR signalizace, indukce erytroidně specifických genů , jako je beta-globin , jsou obecně špatně chápány. Je známo, že GATA-1 může indukovat expresi EpoR . [11] Signální dráha PI3-K/AKT zase zvyšuje aktivitu GATA-1. [12]

Buněčný cyklus erytroidní řady

Distribuce EpoR s největší pravděpodobností závisí na typu buňky. Je známo, že EpoR může aktivovat mitogenní signální dráhy a řídit proliferaci různých neerytroidních a rakovinných buněk. 

Prostřednictvím EpoR signalizace vstupují progenitory CFU-e do buněčného cyklu během indukce GATA-1 a downregulace PU.1 . [13] Během následujících fází diferenciace se velikost buňky zmenšuje a na samém konci dochází k vyhození jádra. Přežití buněk v těchto fázích závisí na signalizaci EpoR. Signalizace EpoR také ovlivňuje distribuci progenitorů BFU-e, které ještě nebyly dobře studovány. 

Navíc z některých údajů o makrocytóze během hypoxického stresu (kdy se Epo tisíckrát zvyšuje) vyplývá, že v následujících fázích prakticky žádná mitóza není a exprese EpoR je velmi nízká (nebo chybí). To je nezbytné pro zajištění přístupu k zásobě červených krvinek co nejdříve. Tato data dokazují, že omezená schopnost šíření závisí na Epo a ne na jiných faktorech. EpoR v diferenciaci erytroidní řady může fungovat především jako faktor přežití, přičemž jeho vliv na buněčný cyklus in vivo se projeví až po určité době. [14] V jiných buněčných systémech může EpoR poskytovat specifický proliferační signál. [patnáct]

Účast multipotentních progenitorů na diferenciaci erytroidní řady

V současnosti je role EpoR v diferenciaci nejasná. Exprese EpoR se může zvýšit i na oddělení hematopoetických kmenových buněk [16] . Není známo, jakou roli hraje EpoR signalizace v raném stádiu produkce erytroblastů: permisivní (tj. indukující pouze přežití) nebo instruktivní (tj. aktivace markerů pro blokování progenitorů na dané diferenciační trajektorii).

Současné publikace naznačují, že hrají v první řadě permisivní roli. Produkce progenitorů BFU-e a CFU-e byla normální u embryí hlodavců s knockoutem Epo i s knockoutem EpoR [17] . Když se však přidá Epo nebo při hypoxickém stresu, počet BFU-e a CFU-e extrémně vzroste. V každém případě není jasné, kterou z těchto dvou rolí EpoR stále hraje. Další otázky vyvolává informace, že dráhy, které EpoR aktivuje, jsou společné mnoha dalším receptorům. A pokud nahradíte EpoR prolaktinovým receptorem, pak stále existuje podpora pro diferenciaci a přežití erytroidní řady, ale tato data jsou opět získána ze studií in vitro [18] [19] . V důsledku toho tato data naznačují, že EpoR se s největší pravděpodobností podílí na diferenciaci erytroidních sérií nikoli neznámou instruktivní funkcí, ale svou rolí v přežití multipotentních progenitorů.

Výzkum zvířecích mutací

Myši se zkráceným EpoR jsou životaschopné [20] , což naznačuje, že aktivita Jak2 je dostatečná k zajištění erytropoézy bez povinného molekulárního dokování fosfotyrosinu .

Myši s variantou receptoru EpoR-HM mají fenylalanin mutovaný z tyrosinu na pozici 343 , což činí molekulární dokování Stat5 neúčinným. Tyto myši jsou anemické a vykazují malou reakci na hypoxický stres.

EpoR knockout myši mají defekty v srdci, mozku a cévním systému.

Klinický význam

Nadměrná produkce červených krvinek zvyšuje pravděpodobnost vzniku patologií, jako je trombóza a apoplexie . Defekty EpoR mohou vést k erytroleukémii a hereditární erytrocytóze . Mutace v Jak2 kinázách asociované s EpoR mohou také vést k polycythemia vera . [21]

Málokdy tato nadprodukce červených krvinek jednoduše zvýší výdrž bez negativních účinků. [22]

Zdroje

1. ↑ 1 2 Entrez Gen: EPOR erytropoetinový receptor . (neurčitý)
2. ↑ Livnah O., Stura EA, Middleton SA, Johnson DL, Jolliffe LK, Wilson IA Krystalografický důkaz pro preformované dimery erytropoetinového receptoru před aktivací ligandu  //  Science : journal. - 1999. - únor ( roč. 283 , č. 5404 ). - S. 987-990 . - doi : 10.1126/science.283.5404.987 . — PMID 9974392 .
3. ↑ Youssoufian H., Longmore G., Neumann D., Yoshimura A., Lodish HF Struktura, funkce a aktivace erytropoetinového  receptoru //  Krev : deník. — Americká hematologická společnost, 1993. - Květen ( roč. 81 , č. 9 ). - str. 2223-2236 . — PMID 8481505 .
4. ↑ Wilson IA, Jolliffe LK Struktura, organizace, aktivace a plasticita erytropoetinového receptoru  //  Current Opinion in Structural Biology : journal. - 1999. - prosinec ( roč. 9 , č. 6 ). - S. 696-704 . - doi : 10.1016/S0959-440X(99)00032-9 . — PMID 10607675 .
5. ↑ 1 2 Koury MJ, Bondurant MC Erytropoetin zpomaluje rozpad DNA a zabraňuje programované smrti v erytroidních progenitorových buňkách  (anglicky)  // Science : journal. - 1990. - Duben ( roč. 248 , č. 4953 ). - str. 378-381 . - doi : 10.1126/science.2326648 . — PMID 2326648 .
6. ↑ Socolovsky M., Fallon AE, Wang S., Brugnara C., Lodish HF Fetální anémie a apoptóza progenitorů červených krvinek u myší Stat5a-/-5b-/-: přímá role Stat5 v indukci Bcl-X(L)  (anglicky)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1999. - Červenec ( roč. 98 , č. 2 ). - S. 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. Apoptotická role Fas/Fas ligandu systém v regulaci erytropoézy  (anglicky)  // Krev : deník. — Americká hematologická společnost, 1999. - únor ( roč. 93 , č. 3 ). - str. 796-803 . — PMID 9920828 .
8. ↑ Liu Y., Pop R., Sadegh C., Brugnara C., Haase VH, Socolovsky M.  Suprese koexprese Fas-FasL erytropoetinem zprostředkovává expanzi erytroblastů během reakce erytropoetického stresu in vivo  // Krev : deník. — Americká hematologická společnost, 2006. — Červenec ( roč. 108 , č. 1 ). - str. 123-133 . - doi : 10.1182/krev-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. Vícenásobní členové superrodina TNF přispívá k inhibici erytropoézy zprostředkované IFN-gama  //  Journal of Immunology : deník. - 2005. - srpen ( roč. 175 , č. 3 ). - S. 1464-1472 . - doi : 10.4049/jimmunol.175.3.1464 . — PMID 16034083 .
10. ↑ Cantor AB, Orkin SH Transkripční regulace erytropoézy: záležitost zahrnující více  partnerů //  Onkogen : deník. - 2002. - Květen ( roč. 21 , č. 21 ). - str. 3368-3376 . - doi : 10.1038/sj.onc.1205326 . — PMID 12032775 .
11. ↑ Zon LI, Youssoufian H., Mather C., Lodish HF, Orkin SH Aktivace promotoru erytropoetinového receptoru transkripčním faktorem GATA-1  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  :  journal . - 1991. - prosinec ( roč. 88 , č. 23 ). - S. 10638-10641 . - doi : 10.1073/pnas.88.23.10638 . — PMID 1660143 .
12. ↑ Zhao W., Kitidis C., Fleming MD, Lodish HF, Ghaffari S. Erytropoetin stimuluje fosforylaci a aktivaci GATA-1 prostřednictvím signální dráhy  PI3-kinázy  / AKT // Krev : deník. — Americká hematologická společnost, 2006. - únor ( roč. 107 , č. 3 ). - S. 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. Klíčový krok závazku v erytropoéze je synchronizován s hodinami buněčného cyklu prostřednictvím vzájemné inhibice mezi PU. 1 and S-phase progression  (anglicky)  // PLoS Biology  : journal. - 2010. - Sv. 8 , č. 9 . - doi : 10.1371/journal.pbio.1000484 . — PMID 20877475 .
14. ↑ Seno S., Miyahara M., Asakura H., Ochi O., Matsuoka K., Toyama T. MAKROCYTÓZA VYPLÝVAJÍCÍ Z ČASNÉ DENUKLACE ERYTHROIDNÍCH PREKURZORŮ  (německy)  // Krev : prodejna. — Americká hematologická společnost, 1964. - Listopad ( Bd. 24 ). - S. 582-593 . — PMID 14236733 .
15. ↑ Borsook H., Lingrel JB, Scaro JL, Millette RL Syntéza hemoglobinu ve vztahu ke zrání erytroidních buněk  //  Nature: journal. - 1962. - říjen ( roč. 196 , č. 4852 ). - S. 347-350 . - doi : 10.1038/196347a0 . — PMID 14014098 .
16. ↑ Forsberg EC, Serwold T., Kogan S., Weissman IL, Passegué E. Nové důkazy podporující megakaryocytový-erytrocytový potenciál multipotentních hematopoetických progenitorů  flk2  / flt3+ // Cell  : journal. - Cell Press , 2006. - Červenec ( roč. 126 , č. 2 ). - str. 415-426 . - doi : 10.1016/j.cell.2006.06.037 . — PMID 16873070 .
17. ↑ Wu H., Liu X., Jaenisch R , Lodish HF Generování potvrzených erytroidních BFU-E a CFU-E progenitorů nevyžaduje erytropoetin nebo erytropoetinový receptor  // Cell  :  journal. - Cell Press , 1995. - Říjen ( roč. 83 , č. 1 ). - str. 59-67 . - doi : 10.1016/0092-8674(95)90234-1 . — PMID 7553874 .
18. ↑ Socolovsky M., Fallon AE, Lodish HF Receptor prolaktinu zachraňuje EpoR-  / - erytroidní progenitory a nahrazuje EpoR v synergické interakci s c-kit  // Blood : deník. — Americká hematologická společnost, 1998. - září ( roč. 92 , č. 5 ). - S. 1491-1496 . — PMID 9716574 .
19. ↑ Socolovsky M., Dusanter-Fourt I., Lodish HF Receptor prolaktinu a silně zkrácené receptory erytropoetinu podporují diferenciaci erytroidních progenitorů  // The  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1997. - Květen ( roč. 272 , č. 22 ). - S. 14009-14012 . doi : 10.1074 / jbc.272.22.14009 . — PMID 9162017 .
20. ↑ Zang H., Sato K., Nakajima H., McKay C., Ney PA, Ihle JN Distální oblast a receptorové tyrosiny receptoru Epo nejsou pro erytropoézu in vivo nezbytné  //  The EMBO Journal : deník. - 2001. - Červen ( roč. 20 , č. 12 ). - S. 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. Jedinečná klonální mutace JAK2 vedoucí ke konstitutivní signalizaci způsobuje polycythaemia vera  //  Nature: journal. - 2005. - Duben ( roč. 434 , č. 7037 ). - S. 1144-1148 . - doi : 10.1038/nature03546 . — PMID 15793561 .
22. ↑ de la Chapelle A., Träskelin AL, Juvonen E. Zkrácený erytropoetinový receptor způsobuje dominantně dědičnou benigní lidskou erytrocytózu  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1993. - Květen ( roč. 90 , č. 10 ). - str. 4495-4499 . - doi : 10.1073/pnas.90.10.4495 . — PMID 8506290 .