Механизм действия фосфопротеинфосфотаз на действие киназ
• Фосфопротеинфосфатазы аннулируют действие протеинкиназ
• Фосфопротеинфосфатазы могут дефосфорилировать фосфосерин/треонин, фосфотирозин или все три остатка
• Обычно специфичность фосфопротеинфосфатаз обеспечивается образованием специфических белковых комплексов
Фосфорилирование белков аннулируется действием фосфопротеинфосфатаз. Эти ферменты обладают выраженной специфичностью и характеризуются различными способами регуляции активности. В соответствии со специфичностью и степенью гомологии первичной структуры фосфопротеинфосфатазы подразделяются на две большие группы: белок-серин/треонин фосфатазы и белок-тирозин фосфатазы.
Активность большинства белок-серин/треонин фосфатаз регулируется за счет их связывания с другими белками. Основным фактором, определяющим субстратную специфичность, является характер их локализации. Фосфопротеинфосфатазы 1 (РР1) связываются с большим количеством регуляторных субъединиц, которые специфическим образом направляют их к определенным органеллам. Одна из субъединиц (известная как субъединица G), например, принимает участие в связывании с гликогеном. Взаимодействие с этой субъединицей регулируется за счет фосфорилирования. Ингибиторы, представляющие собой небольшие белки, могут подавлять активность РР1.
Фосфопротеинфосфатазы 2А (РР2А) содержат каталитическую субъединицу, каркасную субъединицу и одну из множества регуляторных субъединиц. Регуляторная субъединица модулирует активность и локализацию фосфатаз. Некоторые вирусы изменяют свойства клетки, поскольку в результате инфекции изменяется активность фосфатаз. Например, в клетках, трансформированных вирусом SV40, экспрессируется вирусный белок, называемый малый t-антиген вируса. Этот белок вытесняет регуляторную субъединицу фосфатазы РР2А и изменяет активность и субклеточную локализацию фермента. Вместе с тем, такие природные токсины, как окадаевая кислота, каликулин и микроцистин, как in vitro, так и в клетках, в различной степени ингибируют РР2Аи РР1.
Еще одна из основных белок-серин/треонин фосфатаз называется кальцинеурином (она также обозначается как фосфопротеинфосфатаза 2В) и регулируется Са2+ калмодулином. Наряду с участием во многих событиях, эта фосфатаза играет существенную роль в развитии сердечной мышцы и в активации Т-клеток. Основной механизм действия иммунодепрессантов, циклоспорина и FK506 заключается в ингибировании кальцинеурина.
Тирозинфосфатазы (РТР) представляют собой цистеин-зависимые ферменты, которые для гидролиза фосфоэфирных связей в своих субстратах используют консервативную последовательность, Cys-Xaa-Arg. У человека РТР кодируются более чем 100 генами и подразделяются на четыре семейства: фосфотирозин-специфические фосфатазы, фосфатазы Cdc25, фосфатазы, обладающие двойной специфичностью (DSP), и низкомолекулярные фосфатазы.
Тридцать восемь РТР проявляют высокую специфичность по отношению к фосфотирозиновым остаткам в субстратах. Некоторые из фосфатаз, селективных к фосфотирозину, представляют собой трансмембранные белки, в то время как другие связаны с мембранами. Основная функция РТР состоит в аннулировании результата деятельности тирозинкиназ; однако функция некоторых из них заключается в передаче сигналов тирозинкиназы. Например, тирозинфосфатаза SHP2 (которая также обозначается SHPTP2) связывается с определенными рецепторами тирозинкиназы посредством SH2 домена, и сама фосфорилирует свой тирозин, тем самым создавая сайт связывания для адаптерного белка, Grb2, содержащего SH2 домен, что приводит к активации Ras.
Фосфатазы Cdc25 узнают представителей семейства циклин-зависимых киназ (CDK) в качестве субстратов, и играют критическую роль в увеличении активности CDK на ключевых участках клеточного цикла. Подобно киназам с двойной специфичностью, обладающие двойной специфичностью фосфатазы проявляют это свойство для ограниченного набора субстратов. Некоторые DSP дефосфорилируют МАРК; эти DSP называются фосфатазы МАР киназы, или МКР. Некоторые из них участвуют во входе МАРК в ядро и в выходе фермента из ядра. Некоторые МКР кодируются генами раннего ответа, продукты которых активны в начале вхождения клетки в цикл.
Субстраты представителей других семейств РТР, такие как супрессор опухолевого роста PTEN, включают фосфоинозитиды, представляющие собой фосфолипиды, содержащие фосфорилированный остаток инозита, которые выполняют функции вторичного мессенджера. Удаление фосфатной группы приводит к инактивации вторичного мессенджера. Пока остается неясным, активны ферменты этого семейства по отношению только к фосфоинозитидам или также используют остаток фосфотирозина в качестве субстрата.
Протеинкиназы переносят у-фосфатную группу от АТФ на остатки серина, треонина или тирозина в белковых субстратах.
