Protein khung và protein thích ứng

Protein khung (scaffolding proteins) và protein thích ứng (adaptor proteins) là các thành phần tín hiệu không có hoạt tính xúc tác, chúng tổ chức các con đường bằng cách tập hợp các đối tác phù hợp lại với nhau. Các protein thích ứng liên kết một số lượng nhỏ protein thông qua các miền tương tác của chúng, trong khi các protein khung neo giữ nhiều thành viên của một con đường trên một nền tảng duy nhất, kiểm soát nơi và khi các phản ứng tín hiệu xảy ra.

Definition

Protein thích ứng và protein khung là các phân tử tín hiệu không có hoạt tính enzyme và thay vào đó sử dụng các mô-đun tương tác protein để kết nối các đối tác tín hiệu — protein thích ứng bắc cầu một vài thành phần, protein khung lắp ráp một số thành viên của con đường lên một nền tảng duy nhất.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự phân biệt giữa protein thích ứng và protein khung, cách chúng sử dụng các miền tương tác mô-đun để lắp ráp các phức hợp, và cách chúng định hình tính đặc hiệu, hiệu quả và sự định vị của tín hiệu, với ví dụ là chuỗi thác MAP-kinase và tín hiệu thụ thể. Đây là tài liệu tham khảo về cơ chế.

Core questions

• Làm thế nào các protein không xúc tác định hình tín hiệu mà không thực hiện một phản ứng?
• Điều gì phân biệt một protein thích ứng với một protein khung?
• Protein khung đóng góp như thế nào vào tính đặc hiệu của con đường và kiểm soát không gian?

Key concepts

• Protein thích ứng (ví dụ: bắc cầu qua các mô-đun SH2/SH3)
• Protein khung như các nền tảng lắp ráp
• Cách ly các con đường song song
• Kiểm soát không gian và thời gian của tín hiệu
• Protein neo giữ và định vị dưới tế bào
• Ghép nối tín hiệu với vận chuyển màng

Mechanisms

Protein thích ứng và protein khung hoạt động bằng cách kết nối chứ không phải xúc tác. Protein thích ứng sử dụng các mô-đun tương tác — ví dụ, một miền SH2 liên kết với một vị trí phosphotyrosine và một miền SH3 liên kết với một đối tác giàu proline — để bắc cầu một tín hiệu thượng nguồn đến một yếu tố thực hiện hạ nguồn (Pawson & Nash, 2003). Protein khung mang các vị trí liên kết cho một số thành viên của một con đường cùng một lúc và do đó lắp ráp chúng thành một phức hợp xác định; điều này làm tăng nồng độ cục bộ của các đối tác, tăng hiệu quả và độ chính xác của việc truyền tín hiệu, và có thể cách ly một con đường khỏi một con đường khác có chung các thành phần, như đã thấy với các protein khung của chuỗi thác kinase hoạt hóa mitogen (Good et al., 2011; Johnson & Lapadat, 2002). Bằng cách xác định nơi các phức hợp hình thành và phân ly, protein khung và protein neo giữ áp đặt tổ chức không gian và thời gian lên tín hiệu (Scott & Pawson, 2009). Protein thích ứng cũng ghép nối tín hiệu thụ thể với vận chuyển màng, liên kết các thụ thể được hoạt hóa với bộ máy nội bào hóa tiếp tục định hình phản ứng (Sorkin & von Zastrow, 2009).

Clinical relevance

Bởi vì protein khung và protein thích ứng thiết lập hệ thống dây dẫn và sự định vị của các con đường như chuỗi thác MAP-kinase, những thay đổi trong các protein này được nghiên cứu về ảnh hưởng của chúng đến đầu ra tín hiệu trong bối cảnh bệnh tật. Mục này mô tả vai trò tổ chức của chúng như kiến thức tham khảo và không đưa ra hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Chủ đề này dựa trên các đánh giá về tín hiệu tế bào về chức năng của protein khung và protein thích ứng cũng như tổ chức con đường (Good et al., 2011; Scott & Pawson, 2009; Johnson & Lapadat, 2002; Sorkin & von Zastrow, 2009) chứ không phải các hướng dẫn lâm sàng.

History

Vai trò của các protein khung chuyên biệt trở nên rõ ràng từ di truyền học nấm men của con đường MAP-kinase giao phối vào những năm 1990, nơi một protein khung được chứng minh là neo giữ chuỗi thác kinase; công trình này, cùng với các nghiên cứu về protein thích ứng trong tín hiệu thụ thể, đã thiết lập quan điểm rằng các yếu tố tổ chức không xúc tác là không thể thiếu đối với truyền tín hiệu (Good et al., 2011).

Key figures

• Wendell Lim
• Tony Pawson
• John D. Scott
• Alexander Sorkin

Seminal works

• good-2011
• scott-2009
• pawson-2003

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa protein thích ứng và protein khung là gì?

Một protein thích ứng thường bắc cầu một số lượng nhỏ các đối tác để truyền tín hiệu, trong khi một protein khung liên kết nhiều thành viên của một con đường cùng một lúc để lắp ráp chúng thành một phức hợp có tổ chức duy nhất.

Làm thế nào một protein có thể ảnh hưởng đến tín hiệu nếu nó không có hoạt tính enzyme?

Bằng cách kiểm soát những protein nào kết hợp với nhau và ở đâu, protein khung và protein thích ứng thiết lập hiệu quả, tính đặc hiệu và sự định vị của các phản ứng tín hiệu được thực hiện bởi các enzyme mà chúng lắp ráp.