22תרגיל תרגיל

פרופ' אלכס לויצקי

Tyrosine Kinases

מהחלבונים 30%•בתא עוברים

ומבוקרים ע"י זירחון

רובם המוחלט •על שיירי Ser,Thr ורק

.Tyr על 0.1% 25%עם זאת, •

מהקינאזות הן Tyr Kinases .

CH2

OH

Protein

O

CH2

Protein

PO

O-

O-

ATP

Protein Tyrosine Kinase

Tyrosine Kinases

ReceptorsNon

Receptors

Membrane – spanning proteins with an

extracellular ligand binding site

Cytosolic proteins. Mostly coupled to

transmembrane proteins

Growth and Differentiation

Factors, Hormones

Protein – protein interactions

הפעלת רצפטורים על ידי דימריזציה

קישור הליגנד משרהדימריזציה ו/או שינוי

קונפורמציה.

מתרחשתטרנס-אוטופוספורילציה

של הרצפטורים על שיירי Tyr.

שיירי הטירוזיןהמזורחנים מהווים עוגן

לחלבונים בעלי אתרי SH2קישור ייחודיים )

domain.)

הסובסטרטים עם עוברים SH2אתרי

בעצמם זירחון על שיירי טירוזין.

ATP

PP

P P

ATP

1. Inactive receptor monomers 2.Trans-autophosphorylation

3. Active phosphorylated receptor dimer

EGFR family

InsulinR family

PDGFR family

PDGFAA AB BB

membrane

PDGFR PDGFR

membrane

erbB1 erbB2 erbB3 erbB4

1 1 3 3 4 4 1 2 1 3 2 3 2 4

membrane

EGF Heregulin

דוגמאות נוספות לדימריזציה:

. AP1, STATsפקטורי שעתוק כגון משפחת •

RTKרצפטורים השייכים למשפחות •PDGF-Rאחרות כגון

hormone כמו ה- RTKs שאינם רצפטורים•receptor

- משפחת טירוזין קינזות ציטופלזמטיים•JAK.

יתרונות כלליים של דימריזציה:בקרה:•

EGF-R, TFsפעילות: –hormone receptorsמיקום תוך תאי: – AP1 TFsיציבות החלבון: –

וריאביליות ברמת ההפעלה:•(EGF-R )משפחת HER1,2,3,4הטרודימריזציה: פקטורי שעתוק, –-רצפטור לא dominant negative/decoy receptorדיכוי סיגנל: –

פעיל קטליטית .

פוטנציאל לקואופרטיביות•

AP1יכולת קישור לסובסטרטים שמונומר לא יכול לקשור: •TFs

Normal EGF Receptor Signal Transduction Pathway

TKs ו-RTKsהפעלת שאינם רצפטורים מתחילה

שרשרת העברת סיגנל (signal transduction.)

הסיגנל מועבר באמצעות שורת זירחונים ושליחים

שניוניים, המובילים לשינויים בביטוי גנים

ובהתנהגות התא.

מסלולים אלו מתווכים תהליכים תאיים מרכזיים ביותר כגון פרוליפרציה,

דיפרנציאציה, מחזור התא מטבוליזם ועוד...

מהפרוטו-אונקוגנים 85% !!!!TKsהם

(Mek)

Erk( )

TKסוגי מוטציות אונקוגניות ב-

הפעלה קונסטיטוטיבית של הקינאז:•חסרים/מוטציות בחלק החוץ תאי של רצפטור–מוטציות בחלק הקטליטי של הקינאז–מוטציות באזור הטרנס-ממברנלי–חסרים באזור אוטו-רגולטורי בצד הציטופלסמטי–מוטציות המבטלות בקרה שלילית–

יצירת לולאה אוטוקרינית:•ביטוי ביתר של רצפטורים או ליגנדים נורמאליים–

שינויים במסלולים רגולטוריים•חסר או איבוד פעילות של רגולטורים שליליים–

Human epidermal growth factor receptor-2 (HER2/erbB-2) belongs to the EGF-R (HER) family of transmembrane receptors involved in signal transduction pathways that regulate cell growth and differentiation.

HER1 binds to several ligands: epidermal growth factor (EGF),transforming growth factor alpha (TGF), amphiregulin (AR), heparin-binding EGF-like growth factor (HB-EGF), betacellulin and epiregulin. HER2 has no known ligand. HER3 and HER4 bind to many neuregulins or neu differentiation factors (NDFs), a family of structurally diverse peptides.All HER ligands have a 50-55 AA EGF-like motif.

No HER2-specific ligand has been identified, but HER2 is the preferred heterodimerization partner for other HER receptors. There is a clear bias toward heterodimers containing HER2!! These heterodimers are more potent.

HER3 has no kinase activity and is the major and most potent dimerization partner of HER2.HER3 homodimers are mitogenically inactive.

However, HER3 has many docking sites for signaling molecules.

HER1(kinase)-HER3(signalling domain) chimeric receptor displays greater mitogenic effect than the HER2/HER3 heterodimer and HER1 alone.HER3’s very low kinase activity may be a method of regulation!!

HER receptors exist as monomers but dimerize on ligand binding. Interactions within the HER family do not occur at random.

Heterodimers containing HER2 generate more potent signals

Why?

Heterodimers are characterized by a relatively slow rate of ligand dissociation.

HER2 undergoes a slower rate of ligand-induced endocytosis compared with other HER receptors.

Therefore, heterodimers containing HER2 have a particularly high signalling potency compared with non-HER2 containing dimers.

Taken together, signaling by HER2 heterodimers is relativelyprolonged and results in enhanced activation of signaling pathways such as the MAPK/Akt route.

Ligands bound to the receptor are endocytosed and these vesicles form the early endosome.There, the ligand is separated from the receptor and the receptor either recycles to the cell surface or is transported with the ligand to the lysosome, where it is degraded. The HER1 homodimer is mostly degraded.

However, when HER1 heterodimerizes with HER2, it is returned to the cell surface by HER2. This recycling prolongs signaling.

EGFR and v-erbB (Avian Erythroblastosis Virus)

לא תלוי בסובסרט1(חסר זנב רגולטורי2(

Her-2 oncogenic mutations

Val Gluמעודדת דימריזציה

חסר של אתר הקישור,לא ברור מה המנגנון !!

Overexpression/amplification of HER2 is associated with malignancy and a poor prognosis in breast cancer (Up to 100 fold overexpression).

Removal of HER2 from the cell surface or inhibition of its intrinsic enzymatic activity may reduce oncogenicity .

N

NO

H3CO

HN

F

Cl

N

O

Geldanamycine – inhibits Hsp90

Iressa – kinase inhibitor

The antitumor efficacy of HER2-specific antibodies such as Herceptin® relates to their ability to direct HER2 to a Cbl- dependent endocytosis and degradation pathway.

Unlike HER1, which stronglybinds c-Cbl, HER2 only weaklyinteracts with it.

The ring finger domain of c-Cbl serves as a binding site for an ubiquitin-processing enzyme (E2).

Anti-tumor antibodies tag HER2 for degradation by recruiting c-Cbl and inducing ubiquitination of HER2.

What are the possible effects of antibodies targeting a receptor?Will every antibody induce degradation of the receptor?

- They can bind to the receptor but have no effect on either its function or its half-life

- Bind to the ligand-binding site, dimerize and induce a conformational change in the receptor

- Bind to a dimerization interface and prevent dimer formation

- Cause a conformational change that enhances internalization and ubiquitination, without activating the receptor (like Herceptin®)