دامنه‌های پروتئینی و تعاملات پیام‌رسانی

ویژگی پیام‌رسانی در سلول‌ها عمدتاً از دامنه‌های تعامل پروتئینی ماژولار — واحدهای فشرده و مستقل تا شونده مانند دامنه‌های SH2، SH3، PTB، PH و PDZ — ساخته شده است که موتیف‌های توالی خاص، تغییرات پساترجمه‌ای یا لیپیدهای غشایی را شناسایی می‌کنند. با ترکیب این دامنه‌ها، پروتئین‌ها به شبکه‌های پیام‌رسانی تعریف‌شده‌ای متصل می‌شوند.

Definition

یک دامنه تعامل پیام‌رسانی، یک ناحیه پروتئینی ماژولار و مستقل تا شونده است که یک تعامل اتصال خاص را واسطه می‌کند — یک موتیف پپتیدی تعریف‌شده، یک تغییر پساترجمه‌ای یا یک لیپید غشایی را شناسایی می‌کند — و از این طریق پروتئین‌های پیام‌رسانی را به مسیرها متصل می‌کند.

Scope

این موضوع به مفهوم دامنه‌های تعامل ماژولار، خانواده‌های اصلی دامنه‌ها و آنچه هر یک شناسایی می‌کند، و چگونگی ایجاد اتصال و ویژگی مسیرهای پیام‌رسانی توسط ترکیب دامنه‌ها، با استفاده از پیام‌رسانی گیرنده تیروزین کیناز به عنوان یک مثال عملی، می‌پردازد. این یک ماده مرجع مکانیکی است.

Core questions

• دامنه‌های ماژولار چگونه ویژگی انتقال سیگنال را ایجاد می‌کنند؟
• دامنه‌های تعامل چه نوع نشانه‌هایی را شناسایی می‌کنند؟
• ترکیب دامنه‌ها در یک پروتئین چگونه یک شبکه پیام‌رسانی را سیم‌کشی می‌کند؟

Key concepts

• دامنه‌های تعامل ماژولار
• دامنه‌های SH2 (شناسایی فسفوتیروزین)
• دامنه‌های SH3 (شناسایی موتیف غنی از پرولین)
• دامنه‌های PTB
• دامنه‌های PH (اتصال فسفواینوزیتید غشایی)
• دامنه‌های PDZ (شناسایی موتیف C-ترمینال)
• مونتاژ ترکیبی دامنه و اتصال شبکه

Mechanisms

بسیاری از پروتئین‌های پیام‌رسانی موزاییکی از دامنه‌های تعامل کوچک هستند که هر یک به یک هدف تعریف‌شده متصل می‌شوند، به طوری که پروتئین کلی به عنوان یک اتصال‌دهنده قابل برنامه‌ریزی عمل می‌کند. دامنه‌های SH2 موتیف‌های حاوی فسفوتیروزین خاص را شناسایی می‌کنند و بنابراین پیام‌رسانی را به فسفوریلاسیون تیروزین متصل می‌کنند؛ دامنه‌های SH3 به توالی‌های غنی از پرولین متصل می‌شوند؛ دامنه‌های PTB فسفوتیروزین و باقی‌مانده‌های مجاور را می‌خوانند؛ دامنه‌های PH به فسفواینوزیتیدهای غشایی خاص متصل می‌شوند تا پروتئین‌ها را در غشاها محلی‌سازی کنند؛ و دامنه‌های PDZ موتیف‌های کربوکسی-ترمینال پروتئین‌های همکار را شناسایی می‌کنند (Pawson & Nash, 2003). از آنجا که این دامنه‌ها تغییرات پساترجمه‌ای را می‌خوانند، آنزیمی که یک تغییر را اضافه یا حذف می‌کند می‌تواند به سرعت نحوه مونتاژ شرکا را بازآرایی کند (Seet et al., 2006). گیرنده‌های تیروزین کیناز این منطق را نشان می‌دهند: اتوفسفوریلاسیون ناشی از لیگاند، جایگاه‌های اتصال فسفوتیروزین را ایجاد می‌کند که پروتئین‌های دارای دامنه SH2 و PTB را جذب می‌کند و یک کمپلکس پیام‌رسانی پایین‌دستی را هسته‌گذاری می‌کند (Schlessinger, 2000; Lemmon & Schlessinger, 2010).

Clinical relevance

دامنه‌های تعامل نحوه انتشار فاکتور رشد و سایر سیگنال‌ها را تعریف می‌کنند، و جهش‌ها یا فسفوریلاسیون‌های غیرطبیعی که اتصال واسطه شده توسط دامنه را تغییر می‌دهند، در زمینه‌های بیماری از جمله سرطان مورد مطالعه قرار می‌گیرند (Lemmon & Schlessinger, 2010). این مدخل این اصول اتصال را به عنوان دانش مرجع، نه به عنوان راهنمایی بالینی، توصیف می‌کند.

Evidence & guidelines

این موضوع بر اساس بررسی‌های پیام‌رسانی سلولی و زیست‌شناسی ساختاری دامنه‌های تعامل ماژولار (Pawson & Nash, 2003; Seet et al., 2006; Schlessinger, 2000; Lemmon & Schlessinger, 2010) استوار است تا دستورالعمل‌های بالینی.

History

دیدگاه ماژولار پروتئین‌های پیام‌رسانی در اواخر دهه 1980 و 1990 با شناسایی اینکه دامنه‌های SH2 و SH3 ماژول‌های اتصال قابل انتقال هستند، پدیدار شد که منجر به یک مدل کلی شد که در آن شبکه‌های پیام‌رسانی از ترکیب دامنه‌های تعامل مونتاژ می‌شوند (Pawson & Nash, 2003).

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

یک دامنه SH2 چه چیزی را شناسایی می‌کند؟

یک دامنه SH2 به موتیف‌های پپتیدی کوتاهی متصل می‌شود که حاوی یک تیروزین فسفریله شده هستند، که از این طریق پیام‌رسانی را به رویدادهای فسفوریلاسیون تیروزین متصل می‌کند.

چرا دامنه‌های تعامل به عنوان ماژولار توصیف می‌شوند؟

هر دامنه به طور مستقل تا می‌شود و عمل می‌کند، بنابراین می‌تواند با دامنه‌های دیگر در بسیاری از پروتئین‌ها ترکیب شود و به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا اتصالات پیام‌رسانی متنوعی را از مجموعه‌ای محدود از واحدهای شناسایی بسازند.