نطاقات البروتين وتفاعلات الإشارات

تُبنى خصوصية الإشارات في الخلايا إلى حد كبير من نطاقات تفاعل البروتين المعيارية — وحدات مدمجة قابلة للطي بشكل مستقل مثل نطاقات SH2 و SH3 و PTB و PH و PDZ — التي تتعرف على أنماط تسلسل معينة، أو تعديلات ما بعد الترجمة، أو دهون الغشاء. من خلال الجمع بين هذه النطاقات، تُربط البروتينات في شبكات إشارات محددة.

Definition

نطاق تفاعل الإشارات هو منطقة بروتينية معيارية قابلة للطي بشكل مستقل تتوسط تفاعل ارتباط محدد — تتعرف على نمط ببتيد محدد، أو تعديل ما بعد الترجمة، أو دهون الغشاء — وبالتالي تربط بروتينات الإشارات في مسارات.

Scope

يغطي هذا الموضوع مفهوم نطاقات التفاعل المعيارية، وعائلات النطاقات الرئيسية وما يتعرف عليه كل منها، وكيف تخلق مجموعات النطاقات ترابط وخصوصية مسارات الإشارات، مع إشارات مستقبلات التيروزين كيناز كمثال عملي. وهي مادة مرجعية ميكانيكية.

Core questions

• كيف تولد النطاقات المعيارية خصوصية نقل الإشارة؟
• ما أنواع العلامات التي تتعرف عليها نطاقات التفاعل؟
• كيف يؤدي الجمع بين النطاقات في بروتين واحد إلى ربط شبكة إشارات؟

Key concepts

• نطاقات التفاعل المعيارية
• نطاقات SH2 (التعرف على الفوسفوتيروزين)
• نطاقات SH3 (التعرف على النمط الغني بالبرولين)
• نطاقات PTB
• نطاقات PH (ارتباط الفوسفاتيديلينوزيتول الغشائي)
• نطاقات PDZ (التعرف على النمط الكربوكسيلي الطرفي)
• التجميع التركيبي للنطاقات وترابط الشبكة

Mechanisms

العديد من بروتينات الإشارات هي فسيفساء من نطاقات تفاعل صغيرة يرتبط كل منها بهدف محدد، بحيث يتصرف البروتين الكلي كموصل قابل للبرمجة. تتعرف نطاقات SH2 على أنماط محددة تحتوي على الفوسفوتيروزين، وبالتالي تربط الإشارات بفسفرة التيروزين؛ ترتبط نطاقات SH3 بتسلسلات غنية بالبرولين؛ تقرأ نطاقات PTB الفوسفوتيروزين والبقايا المجاورة؛ ترتبط نطاقات PH بالفوسفاتيديلينوزيتولات الغشائية الخاصة لتوطين البروتينات في الأغشية؛ وتتعرف نطاقات PDZ على الأنماط الكربوكسيلية الطرفية للبروتينات الشريكة (Pawson & Nash, 2003). نظرًا لأن هذه النطاقات تقرأ تعديلات ما بعد الترجمة، فإن الإنزيم الذي يضيف أو يزيل تعديلًا يمكنه إعادة توصيل الشركاء الذين يتجمعون بسرعة (Seet et al., 2006). توضح مستقبلات التيروزين كيناز المنطق: يؤدي الفسفرة الذاتية المستحثة بالربيطة إلى إنشاء مواقع رسو للفوسفوتيروزين تجذب بروتينات نطاق SH2 و PTB، مما يؤدي إلى تكوين مركب إشارات سفلي (Schlessinger, 2000; Lemmon & Schlessinger, 2010).

Clinical relevance

تحدد نطاقات التفاعل كيفية انتشار عوامل النمو والإشارات الأخرى، وتُدرس الطفرات أو الفسفرة الشاذة التي تغير الارتباط بوساطة النطاق في سياقات الأمراض بما في ذلك السرطان (Lemmon & Schlessinger, 2010). يصف المدخل مبادئ الارتباط هذه كمعرفة مرجعية، وليس كإرشادات سريرية.

Evidence & guidelines

يعتمد الموضوع على مراجعات بيولوجيا الخلية والإشارات الخلوية والبيولوجيا الهيكلية لنطاقات التفاعل المعيارية (Pawson & Nash, 2003; Seet et al., 2006; Schlessinger, 2000; Lemmon & Schlessinger, 2010) بدلاً من الإرشادات السريرية.

History

ظهرت النظرة المعيارية لبروتينات الإشارات في أواخر الثمانينيات والتسعينيات مع إدراك أن نطاقات SH2 و SH3 هي وحدات ارتباط قابلة للنقل، مما أدى إلى نموذج عام تُجمع فيه شبكات الإشارات من مجموعات من نطاقات التفاعل (Pawson & Nash, 2003).

Key figures

• Tony Pawson
• Joseph Schlessinger
• Mark Lemmon
• Ivan Dikic

Seminal works

• pawson-2003
• schlessinger-2000
• seet-2006

Frequently asked questions

ماذا يتعرف نطاق SH2؟

يرتبط نطاق SH2 بأنماط ببتيدية قصيرة تحتوي على تيروزين مفسفر، وهذا هو كيف يربط الإشارات بأحداث فسفرة التيروزين.

لماذا توصف نطاقات التفاعل بأنها معيارية؟

ينطوي كل نطاق ويعمل بشكل مستقل، لذلك يمكن دمجه مع نطاقات أخرى في العديد من البروتينات، مما يسمح للخلايا ببناء اتصالات إشارات متنوعة من مجموعة محدودة من وحدات التعرف.