Введение

Белочное семейство Эф-рецепторов (Ephs, после эритропоэтина, продуцирующего гепатоцеллярные рецепторы человека) - это группа рецепторов, которые активируются в ответ на связывание с белками, взаимодействующими с Эф-рецепторами (Эфрины). Эфс образуют самое большое известное подсемейство рецепторных тирозинкиназ (РТК). Оба рецептора Eph и их соответствующие лиганды эфрина являются мембранно- связанными белками, которые требуют прямого взаимодействия клеточных клеток для активации рецептора Eph. Сигнализация эф/эфрина была замешана в регуляции множества процессов, критически важных для эмбрионального развития, включая направление аксонов, формирование границ тканей, миграцию клеток и сегментацию. Кроме того, было установлено, что сигнализация Эф/эфрина играет важную роль в поддержании нескольких процессов во взрослой жизни, включая долгосрочную потенцию, ангиогенез, дифференциацию стволовых клеток и рак.

Активация

Внеклеточный домен Эф-рецепторов состоит из высококонсервативного сферического лигандосвязывающего домена эфрина, богатой цистеином области и двух доменов фибронектина III типа. Цитоплазматический домен Эф-рецепторов состоит из области сосновой мембраны с двумя консервативными тирозиновыми остатками, домена тирозинкиназы, стерильного альфа-мотива (SAM) и PDZ-связывающего мотива. позволяет внутриклеточной тирозинкиназе превращаться в свою активную форму и впоследствии активировать или подавлять каскады сигнализации вниз по течению. Структура транс- аутофосфорилирования юкстамбранной области EPHA2 наблюдается в кристалле EPHA2.

Функция

Способность Эфс и эфринов посредничать в различных клеточных взаимодействиях помещает систему Эф/эфрин в идеальное положение для регулирования различных биологических процессов во время эмбрионального развития.

Двунаправленная сигнализация

В отличие от большинства других РТК, ЭФ имеют уникальную способность инициировать межклеточный сигнал как в клетке, несущей рецептор ("наперед"), так и в противоположной клетке, несущей эфрин ("обратная" сигнализация), после контакта с клеточной клеткой, что известно как двунаправленная сигнализация. Хотя функциональные последствия двунаправленной сигнализации Eph/эфрин не были полностью выяснены, ясно, что такой уникальный процесс сигнализации позволяет эфрину Ephs оказывать противоположные эффекты на выживаемость роста конуса и позволяет отделять клетки, экспрессирующие Eph, от клеток, экспрессирующих эфрин.

Сегментация

Сегментация - это основной процесс эмбриогенеза, происходящий у большинства беспозвоночных и всех позвоночных, при котором тело изначально делится на функциональные единицы. В сегментированных областях эмбриона клетки начинают представлять биохимические и морфологические границы, при которых поведение клеток резко отличается жизненно важно для будущей дифференциации и функции. В задней части мозга сегментация - это точно определенный процесс. Однако в параксиальной мезодерме развитие является динамическим и адаптивным процессом, который регулируется в соответствии с ростом задней части тела. В этих областях экспрессируются различные рецепторы Эф и эфрины, и, благодаря функциональному анализу, было установлено, что сигнализация Эф имеет решающее значение для правильного развития и поддержания границ этих сегментов.

Направление по оси

По мере развития нервной системы, структуру нейронных связей устанавливают молекулярные гиды, которые направляют аксоны (аксоновое направление) по путям по целевым и выведенным из путей сигналам. Этот механизм отталкивания мигрирующих аксонов за счет снижения выживаемости роста конуса зависит от относительных уровней экспрессии Эфа и эфрина и позволяет градиентам экспрессии Эфа и эфрина в клетках-мишенях направлять миграцию роста аксонов на основе их собственных относительных уровней экспрессии Эфа и эфрина. Как правило, передача сигналов вперед как ЭФА, так и ЭФБ рецепторами опосредует коллапс роста конуса, в то время как обратная передача сигналов через эфрин А и эфрин В индуцирует выживание роста конуса. Способность Эф/эфрин сигнализации направлять мигрирующие аксоны вдоль градиентов экспрессии Эф/эфрин подтверждается в формировании ретинотопной карты в зрительной системе, с градационными уровнями экспрессии как Эф-рецепторов, так и лигандов Эфрина, приводящих к развитию разрешенной нейронной карты (для более подробного описания Эф/эфрин сигнализации см. "Формирование ретинотопной карты" в эфрине). Дальнейшие исследования показали роль ЭФ в топографическом отображении в других областях центральной нервной системы, таких как обучение и память через образование проекций между перегородкой и гиппокампом. В дополнение к формированию топографических карт, Эф/эфрин сигнализация была вовлечена в правильное направление аксонов моторных нейронов в спинном мозге. Хотя несколько членов Ephs и эфрин способствуют направлению двигательных нейронов, было показано, что обратная сигнализация эфрина А5 играет критическую роль в выживании роста конусов двигательных нейронов и посредничестве в миграции конусов роста путем инициирования репелентности в EphA, экспрессирующем мигрирующие аксоны. В стволе эмбриона цыплят и крыс миграция клеток гребня частично опосредованная рецепторами EphB. Подобные механизмы контролируют движение гребня в задней части мозга в ромбомерах 4, 5 и 7, которые распределяют клетки гребня в брахиальные дуги 2, 3 и 4 соответственно. В C. elegans нокаут гена vab 1, который кодирует рецептор Eph, и его лиганд Ephrin vab 2 приводит к воздействию на два процесса миграции клеток.

Ангиогенез

Рецепторы ЭФ присутствуют в высокой степени во время васкулогенеза, ангиогенеза и других ранних стадий развития кровеносной системы. Без этого развитие нарушено. Считается, что он различает артериальный и венозный эндотелий, стимулирует производство капилляров, а также дифференциацию мезенхима в периваскулярные клетки поддержки. Строительство кровеносных сосудов требует координации эндотелиальных и поддерживающих мезенхимальных клеток через несколько фаз для развития сложных сетей, необходимых для полноценной функционирования кровеносной системы. Динамическая природа и модели экспрессии ЭФС делают их идеальными для роли в ангиогенезе. ЭфА1 экспрессируется в мезодерме и предэндокардиальных клетках, затем распространяется в спинную аорту, а затем в первичную головную вену, межсоматические сосуды и сосуды конечностей, что согласуется с ролью в ангиогенезе. Различные рецепторы ЭФ класса А также были обнаружены в слизистой оболочке аорты, артериях брахиальной дуги, пуповине и эндокардии. Экспрессия EphB2 и эфрина B2 также была обнаружена на поддерживающих мезенхимальных клетках, что предполагает роль в развитии стенки через посредничество эндотелиальных мезенхимальных взаимодействий. Образование кровеносных сосудов во время эмбриогенеза состоит из васкулогенеза, формирования первичной капилярной сети, за которой следует второе ремоделирование и реструктуризация в более тонкую третичную сеть. Исследования с использованием мышей с дефицитом эфрина В2 показали нарушение эмбриональной сосудистой системы в результате дефицита реструктуризации первичной сети. Эта экспрессия наблюдается в дистальном конце почки конечности, где клетки все еще недифференцированы и делятся, и, по-видимому, подчиняются регуляции ретиновой кислоты, FGF2, FGF4 и BMP 2 , которые, как известно, регулируют структуру конечностей. Мыши с дефектом EphA4 не имеют аномалий в морфогенезе конечностей (личное общение между Эндрю Бойдом и Найджелом Холдером), поэтому возможно, что эти модели экспрессии связаны с нейронным направлением или васкуляризацией конечности, требуются дальнейшие исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть потенциальную роль Eph в развитии конечностей.

Рак

Являясь членом RTK-семейства и имея такие же разнообразные обязанности, как и Ephs, неудивительно узнать, что Ephs были вовлечены в несколько аспектов рака. Хотя ЭФС широко используются в процессе развития, они редко обнаруживаются в взрослых тканях. Повышенные уровни экспрессии и активности коррелируют с ростом твердых опухолей, причем Эф-рецепторы обоих классов А и В экспрессируются в широком диапазоне раковых заболеваний, включая меланому, рак молочной железы, простаты, поджелудочной железы, желудка, пищевода и толстой кишки, а также гематопоэтические опухоли. Повышенная экспрессия также была связана с более злокачественными и метастатическими опухолями, что согласуется с ролью ЭФС в управлении клеточным движением. Ангиогенные свойства системы Эф могут увеличить сосудистость и, следовательно, способность к росту опухолей. Эти трансмембранозные рецепторы первоначально классифицировались как рецепторы-сироты без известных лигандов или функций, и прошло некоторое время, прежде чем были известны возможные функции рецепторов. Когда было показано, что почти все рецепторы Эф экспрессируются на различных хорошо определенных стадиях развития в различных местах и концентрациях, была предложена роль в позиционировании клеток, начав исследование, которое выявило семьи Эф/эфрин как основную систему клеточного ориентирования во время развития позвоночных и беспозвоночных.