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.
Eph receptors (Ephs, after erythropoietin producing human hepatocellular receptors) are a group of receptors that are activated in response to binding with Eph receptor interacting proteins (Ephrins). Ephs form the largest known subfamily of receptor tyrosine kinases (RTKs). Both Eph receptors and their corresponding ephrin ligands are membrane bound proteins that require direct cell cell interactions for Eph receptor activation. Eph/ephrin signaling has been implicated in the regulation of a host of processes critical to embryonic development including axon guidance, formation of tissue boundaries, cell migration, and segmentation. Additionally, Eph/ephrin signaling has been identified to play a critical role in the maintenance of several processes during adulthood including long term potentiation, angiogenesis, and stem cell differentiation and cancer.
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.