Brutonova tyrosinkináza

Brutonova tyrosinkináza (  Bruton tyrosinkináza, BTK ) je nereceptorová tyrosinkináza z rodiny proteinkináz Tec .

Brutonova tyrosinkináza hraje důležitou roli při zrání a funkci B-lymfocytů a dalších savčích krevních buněk . Největší pozornost je věnována studiu lidských a myších variant enzymu. Mutace v genu pro tento protein jsou příčinou Brutonovy choroby (X-vázaná agamaglobulinémie), od které dostal svůj název. Brutonova tyrosinkináza je součástí signálních drah začínajících na pre-B-buněčných a B-buněčných receptorech . Vzhledem k velkému významu těchto drah pro B-buňky je tato tyrosinkináza považována za slibný cíl v léčbě chronické lymfocytární leukémie a autoimunitních onemocnění [1] .

Historie objevu a struktura genu

Gen Bruton tyrozinkinázy byl identifikován v roce 1993 dvěma nezávislými skupinami jako gen podílející se na rozvoji agamaglobulinémie ( Brutonova choroba ) [2] [3] . Ukázalo se, že gen je lokalizován na dlouhém rameni chromozomu X. Gen Bruton tyrosinkinázy má velikost asi 37,5 kb a obsahuje 19 exonů [1] . U pacientů s agamaglobulinémií bylo identifikováno více než 1000 různých mutací tohoto genu [4] . Na genové matrici je syntetizována mRNA o velikosti 2,7 tisíce nukleotidů. Údaje o možnosti alternativního sestřihu pre-mRNA tyrozinkinázy v normálních buňkách zatím nejsou k dispozici. U některých typů leukémie se však nacházejí nesprávně sestřižené mRNA, na kterých jsou syntetizovány molekuly Brutonovy tyrosinkinázy postrádající kinázovou aktivitu [5] .

Absence funkční formy tyrozinkinázy u pacientů s agamaglobulinémií vede k silnému poklesu počtu B-lymfocytů a protilátek v krvi. Podobné mutace v genu tyrosinkinázy u myší způsobují stav X-vázané imunodeficience. Její projevy jsou méně výrazné než u člověka, např. počet periferních B-lymfocytů je snížen pouze na polovinu [6] [7] .

Distribuce a intracelulární lokalizace

Brutonova tyrosinkináza je charakteristická pro B-lymfocyty v různých fázích jejich vývoje: ve vyvíjejících se buňkách obsahuje kostní dřeň nejvíce bílkovin, s uvolňováním buněk do krve se její množství snižuje a enzym se již nenachází v plazmě buňky [8] [9] [10] . Kromě toho je Brutonova tyrosinkináza přítomna také v dalších buňkách pocházejících z kostní dřeně: monocyty / makrofágy , žírné buňky , neutrofily , erytroblasty, krevní destičky , dendritické buňky a osteoklasty [11] [12] [13] [14] [15] [ 16] [17] [18] . Tato kináza však zřejmě není syntetizována v T-lymfocytech [10] . Brutonova tyrosinkináza hraje v osudu B-lymfocytů důležitější roli než kterákoli jiná buňka. Potvrzuje to i fakt, že mutace enzymového genu u Brutonovy choroby ovlivňují především zrání těchto buněk [1] . U jiných typů buněk se zdá, že funkce tyrosinkinázy jsou duplikovány jinými enzymy.

Proteiny homologní se savčí Brutonovou tyrosinkinázou byly také nalezeny u ptáků , ryb a hmyzu [19] [20] [21] . Navzdory evolučnímu zachování sekvence aminokyselin těchto proteinů se však jejich funkce v různých skupinách organismů liší. Například u Drosophila je homolog tyrosinkinázy důležitý pro vývoj mužských genitálií, zatímco u savců se tento enzym podílí na vývoji a funkci buněk imunitního systému .

Brutonova tyrosinkináza je lokalizována hlavně v cytoplazmě buňky. Při aktivaci se enzym přesouvá do plazmatické membrány v důsledku interakce domény PH (viz níže) s jejími složkami. Malé množství proteinu se také nachází v buněčném jádře , což naznačuje, že tyrosinkináza cirkuluje mezi jádrem a cytoplazmou. Je známo, že export enzymu z jejich jádra zajišťuje exportin Crm1 [22] .

Struktura

Lidská Brutonova tyrosinkináza se skládá z 659 aminokyselinových zbytků a má molekulovou hmotnost přibližně 77 kDa . V proteinu se rozlišují následující domény , počínaje N-koncem: PH doména (doména homologní s plextrinem), TH doména (doména homologní s Tec; sestává z Btk motivu a polyprolinové oblasti), SH2 doména , SH3 doména a doména katalytické kinázy [1] .

PH doména Brutonovy tyrosinkinázy má charakteristický záhyb a skládá se z vysoce zakřiveného sedmivláknového antiparalelního β-listu a C-terminálního α-helixu . PH doména váže fosfatidylinositol fosfáty cytoplazmatické membrány. Mutace v PH doméně spojené s Brutonovou chorobou ovlivňují aminokyselinové zbytky přímo zapojené do vazby substrátu [23] .

Motiv Btk je spojen s C-koncovou částí domény PH linkerem se 7–8 aminokyselinovými zbytky. Globulární jádro motivu Btk je složeno naproti p-řetězcům 5 a 7 domény PH. Obecně je motiv Btk dlouhá smyčka, která se skládá na sebe a je držena v této poloze iontem zinku , který tvoří koordinační vazby s histidinovými a cysteinovými zbytky . Zinkový iont je nezbytný pro optimální enzymatickou aktivitu a stabilitu. Jedna z enzymových mutací spojených s Brutonovou chorobou ovlivňuje jeden z cysteinových zbytků vázající zinek [23] .

Doména SH2 zajišťuje rozpoznání a vazbu peptidů obsahujících fosfotyrosin. Doména SH3 váže na prolin bohaté oblasti jiných proteinů [24] .

Nařízení

Množství a aktivita BTK je regulována na několika úrovních.

Transkripční regulace

Je známo , že se na promotor genu BTK váže a aktivuje několik transkripčních faktorů : Sp1, Sp3, Spi-B, PU.1, OCT1/OBF1 a NF- KB (komplex p65/p50). V druhém případě je katalytická aktivita BTK nezbytná pro translokaci NF-κB do buněčného jádra, tj. autoregulace Brutonovy tyrosinkinázy probíhá podle mechanismu pozitivní zpětné vazby [25] .

Účast na intracelulární signalizaci

Funkce

Brutonova tyrosinkináza hraje roli ve vývoji několika druhů rakoviny , převážně leukémií . Některé důkazy poukazují na onkogenní vlastnosti BTK , jiné na tumor supresorové vlastnosti [26] .

Role ve vývoji nemocí

B-buněčná akutní lymfoblastická leukémie

Inaktivující somatické mutace genu BTK u B-buněčné akutní lymfoblastické leukémie jsou relativně vzácné [5] [27] . V mnoha případech se však aberantně sestřižené BTK mRNA nacházejí v leukemických buňkách , na kterých jsou syntetizovány zkrácené proteinové formy postrádající kinázovou doménu [28] [29] .

Inhibitory

Pochopení zvláštní role Brutonovy tyrosinkinázy v patogenezi určitých onemocnění vedlo k vytvoření inhibitorů její kinázové aktivity pro terapeutické použití. Jedním z prvních vyvinutých byl reverzibilní inhibitor kinázy rodiny Tec LFM-A13, který se váže na katalytickou dutinu tyrosinkinázy, definovanou zbytky Leu-460, Tyr-476, Arg-525 a Asp-539 [30] . LFM-A13 inhibuje BTK in vitro s hodnotou IC50 7,5 mikromol/litr. Do roku 2013 nebyly obdrženy údaje o klinické aktivitě LFM-A13 [31] .

Do roku 2013 byly také vyvinuty další reverzibilní inhibitory BTK: ONO-WG-307, GDC-0834 a dasatinib . ONO-WG-307 blokuje autofosforylaci BTK v poloze Tyr-223 s IC50=2nmol/litr. V preklinických studiích prokázal tento inhibitor účinnost proti difuznímu velkobuněčnému B-lymfomu podtypu ABC, folikulárnímu lymfomu a chronické lymfocytární leukémii [31] .

Dasatinib byl vyvinut jako inhibitor aktivity BCR-ABL1 tyrozinkinázy a používá se k léčbě chronické myeloidní leukémie a akutní B-buněčné lymfoblastické leukémie charakterizované přítomností chimérického onkogenu BCR-ABL1 . Bylo však také prokázáno, že reverzibilně inhibuje Brutonův tyrosinkinse s IC50 5 nanomolů/litr [32] . Dasatinib byl testován v klinické studii fáze II u pacientů s relabující nebo rezistentní chronickou lymfocytární leukémií. Ve 20 % případů bylo dosaženo odpovědi na lék, ale byly také zaznamenány časté závažné nežádoucí účinky [33] .

Druhou skupinou BTK inhibitorů jsou kovalentní ireverzibilní inhibitory jako ibrutinib (PCI-32765) a AVL-292 (CC-292). Obě molekuly tvoří kovalentní vazbu s Cys-481 v aktivním místě kinázy. Tyto inhibitory jsou specifičtější pro Brutonův tyrosinkinse a mají IC50 0,5 nanomolu/litr.

Poznámky

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 Brutonova tyrosinkináza (Btk) : funkce, regulace a transformace se zvláštním důrazem na doménu PH  //  Immunol Rev : journal. - 2009. - Sv. 228 , č.p. 1 . - str. 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. Nedostatečná exprese B buněčné cytoplazmatické tyrosinkinázy u lidské X-vázané agamaglobulinémie  (anglicky)  // Cell  : journal. - Cell Press , 1993. - Sv. 72 , č. 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. Gen zapojený do X-vázané agamaglobulinémie je členem rodiny protein-tyrosinkináz src  //  Nature: journal. - 1993. - Sv. 361 , č.p. 6409 . - str. 226-233 . - doi : 10.1038/361226a0 . — PMID 8380905 .
4. ↑ BTKbase Archivováno 16. února 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. Deficience of Bruton's tyrosinkináza v B buněčných prekurzorových leukemických buňkách  (anglicky)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2005. - Sv. 102 , č. 37 . - S. 13266-13271 . - doi : 10.1073/pnas.0505196102 . — PMID 16141323 . Archivováno z originálu 26. října 2015.
6. ↑ Khan WN, Alt FW, Gerstein RM, Malynn BA, Larsson I., Rathbun G., Davidson L., Müller S., Kantor AB, Herzenberg LA, et al. Defektní vývoj a funkce B buněk u myší s deficitem Btk  (anglicky)  // Imunita: journal. - Cell Press , 1995. - Sv. 3 , ne. 3 . - str. 283-299 . — PMID 7552994 .
7. ↑ Kerner JD, Appleby MW, Mohr RN, Chien S., Rawlings DJ, Maliszewski ČR, Witte ON, Perlmutter RM Zhoršená expanze myších progenitorů B buněk postrádajících Btk  //  Imunita: časopis. - Cell Press , 1995. - Sv. 3 , ne. 3 . - str. 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. Exprese Brutonova tyrozinkinázového proteinu v linii B buněk  (anglicky)  // European Journal of Immunology : deník. - 1994. - Sv. 24 , č. 12 . - S. 3100-3105 . - doi : 10.1002/eji.1830241228 . — PMID 7805739 .
9. ↑ Nisitani S., Satterthwaite AB, Akashi K., Weissman IL, Witte ON, Wahl MI Posttranskripční regulace exprese Brutonovy tyrosinkinázy v antigenním receptorem stimulovaných slezinných B buňkách   // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : deník. - 2000. - Sv. 97 , č. 6 . - str. 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. Exprese tyrozinkinázového genu Brutonovy agamaglobulinémie, BTK, je selektivně down-regulována v T lymfocytech a plazmatických buňkách  //  Journal of Immunology : deník. - 1994. - Sv. 152 , č.p. 2 . - str. 557-565 . — PMID 8283037 .
11. ↑ Kawakami Y., Yao L., Miura T., Tsukada S., Witte ON, Kawakami T. Fosforylace tyrosinu a aktivace Bruton tyrosin kinázy po zesítění Fc epsilon RI  //  Molecular and Cellular Biology : deník. - 1994. - Sv. 14 , č. 8 . - S. 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. Fosforylace tyrosinu a aktivace Bruton tyrosin kinázy na Fc epsilon RI cross  -linking  Molecular// : deník. - 1994. - Sv. 14 , č. 8 . - S. 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. Nedostatečná exprese Brutonovy tyrosinkinázy v monocytech z X-vázané agamaglobulinémie, jak byla hodnocena analýzou průtokovou cytometrií a její klinická aplikace k  detekci nosičů //  Krev : deník. — Americká hematologická společnost, 1998. - Sv. 91 , č. 2 . - S. 595-602 . - doi : 10.1128/MCB.14.8.5108 . — PMID 9427714 .
14. ↑ Quek LS, Bolen J., Watson SP Role Brutonovy tyrozinkinázy (Btk) v aktivaci krevních destiček kolagenem  //  Current Biology  : journal. - Cell Press , 1998. - Sv. 8 , č. 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 Profily exprese tyrosinkinázy kuřecích erytro-progenitorových buněk a onkogenem transformovaných erytroblastů  //  J Biomed sci. : deník. - 1998. - Sv. 5 , č. 2 . - S. 93-100 . — PMID 9662068 .
16. ↑ Gilbert C., Levasseur S., Desaulniers P., Dusseault AA, Thibault N., Bourgoin SG, Naccache PH Nábor a aktivace kináz rodiny Tec v lidských neutrofilech indukovaný chemotaktickým faktorem. II. Účinky LFM-A13, specifického inhibitoru Btk  //  Journal of Immunology : deník. - 2003. - Sv. 170 , č.p. 10 . - str. 5235-5243 . — PMID 12734372 .
17. ↑ Gagliardi MC, Finocchi A., Orlandi P., Cursi L., Cancrini C., Moschese V., Miyawaki T., Rossi P. Brutonův tyrosinkinázový defekt v dendritických buňkách od pacientů s X-vázanou agamaglobulinémií neovlivňuje jejich diferenciaci, zrání a funkce buněk prezentujících antigen  (anglicky)  // Clinical and Experimental Immunology : deník. - 2003. - Sv. 133 , č. 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. Rodina Tec tyrosinkinázy Btk reguluje RANKL-indukované zrání osteoklastů  //  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 2008. - Sv. 283 , č.p. 17 . - S. 11526-11534 . - doi : 10.1074/jbc.M708935200 . — PMID 18281276 .
19. ↑ Nukleotidová sekvence mRNA BTK Gallus gallus
20. ↑ Haire RN, Strong SJ, Litman GW Nereceptorová tyrosinkináza z rodiny Tec exprimovaná v ledvinách zebrafish  //  Imunogenetika: časopis. - 1998. - Sv. 47 , č. 4 . - str. 336-337 . — PMID 9472071 .
21. ↑ Baba K., Takeshita A., Majima K., Ueda R., Kondo S., Juni N., Yamamoto D. Homolog tyrosinkinázy (Btk) Drosophila Brutona je nezbytný pro přežití dospělých a  tvorbu mužských genitálií  // Molekulární a Buněčná biologie : deník. - 1999. - Sv. 19 , č. 6 . - str. 4405-4413 . — PMID 10330180 .
22. ↑ Mohamed AJ, Vargas L., Nore BF, Backesjo CM, Christensson B., Smith CI Nucleocytoplasmic Shutling of Bruton's tyrosine kinase  //  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 2000. - Sv. 275 , č.p. 51 . - S. 40614-40619 . - doi : 10.1074/jbc.M006952200 . — PMID 11016936 .
23. ↑ 1 2 Hyvönen M., Saraste M. Struktura domény PH a motivu Btk z Brutonovy tyrosinkinázy: molekulární vysvětlení pro X-vázanou agamaglobulinémii  // EMBO J. - 1997. - Vol. 16 , no. 12 . - S. 3396-3404 . — PMID 9218782 . Archivováno z originálu 27. září 2013.
24. ↑ Uckun FM Brutonova tyrozinkináza (BTK) jako dvoufunkční regulátor apoptózy // 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 Proteazom-dependentní autoregulace promotoru Bruton tyrosinkinázy (Btk) prostřednictvím NF-  kappaB  // Krev. — Americká hematologická společnost, 2008. - Sv. 111 , iss. 9 . - S. 4617-4626 . - doi : 10.1182/krev-2007-10-121137 . — PMID 18292289 .
26. ↑ Hendriks RW, Kersseboom R. Zapojení SLP-65 a Btk do nádorové suprese a maligní transformace pre-B buněk // 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. Exprese genu X-vázané agamaglobulinémie, btk u akutní lymfoblastické leukémie B-buněk // Leukémie . - 1994. - T. 8 , no. 4 . - S. 574-577 . — PMID 8152253 .
28. ↑ Goodman PA, Wood CM, Vassilev AO, Mao C., Uckun FM Defektní exprese Brutonovy tyrosinkinázy u akutní lymfoblastické leukémie // Leuk Lymphoma. - 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 buněčný receptor v buňkách akutní lymfoblastické leukémie  // J Exp Med. - 2005. - T. 201 , vydání. 11 . - S. 1837-1852 . — PMID 15939795 .
30. ↑ Mahajan S., Ghosh S., Sudbeck EA, Zheng Y., Downs S., Hupke M., Uckun FM Racionální návrh a syntéza nového antileukemického činidla zaměřeného na Brutonovu tyrozinkinázu (BTK), LFM-A13 [alfa -kyano-beta-hydroxy-beta-methyl-N-(2,5-dibromfenyl)propenamid ] // J Biol Chem. - 1999. - T. 274 , vydání. 14 . - S. 9587-9599 . — PMID 10092645 . Archivováno z originálu 11. října 2017.
31. ↑ 1 2 Aalipour A., ​​​​Advani RH Bruton inhibitory tyrozinkinázy: slibná nová cílená léčba B buněčných lymfomů // Br J Haematol. - 2013. - T. 163 , č.p. 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 tyrosinkináza je hlavní cíl inhibitoru Bcr-Abl dasatinib  // Proč Natl Acad Sci US A. - 2007. - Vol. 104 , no. 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 Studie fáze II dasatinibu u relabující nebo refrakterní chronické lymfocytární leukémie  // Clin Cancer Res. - 2011. - T. 17 , no. 9 . - S. 2977-2986 . - doi : 10.1158/1078-0432.CCR-10-2879 . — PMID 21402714 .