Trk-рецепторы с изменениями во внутриклеточной области: введение
Для всех трех Trk рецепторов были описаны две основные формы: функциональная или каталитическая ( ТК+# ), т.е. содержащая цитоплазматический тирозинкиназный домен, и некаталитическая, усеченная ( truncated, TK-# ) форма, не содержащая этого домена. Такая укороченная форма образуется путем альтернативного сплайсинга, в результате которого тирозинкиназный домен заменяется коротким усеченным пептидом (truncated peptide). Аминокислотные последовательности, соответствующие усеченным пептидам, отсутствуют в полноразмерном каталитическом рецепторе и, таким образом, являются маркерными для обнаружения некаталитических форм.
Каталитические формы Trk-рецепторов синтезируются почти исключительно в нейронах и выявляются во всех отделах как центральной, так и периферической нервной системы. В то же время, варианты Trk-рецепторов без тирозинкиназного домена широко продуцируются ненейронными клетками [ Klein ea 1990 , Klein ea 1990 , Lamballe ea 1993 , Tsouifas ea 1993 ] и, в меньшей степени, нейронами [ Allendoerfer ea 1994 , Escandon ea 1993 , Escandon ea 1994 , Armanini ea 1995 , Ninkina ea 1996 ].
Предполагается, что некаталитическая форма рецептора может конкурировать с каталитической формой за диганд, выполняя роль доминантно-негативного функционального регулятора. По-видимому, взаимодействие полноразмерной каталитической и усеченной форм играют существенную роль в эмбриональном развитии .
Имеются сведения, что усеченная форма TrkB может функционировать как негативный модулятор антиапоптотического действия BDNF в развивающихся нейронах [ Merlio ea 1992 , Beck ea 1993 , Frisen ea 1993 , Funakoshi ea 1993 , Rudge ea 1994 ].
Поскольку для передачи сигнала нейротрофинов абсолютно необходимо фосфорилирование внутриклеточных киназных доменов рецептора, некаталитическая форма может ингибировать этот процесс, по крайней мере, двумя способами. Во-первых, некаталитические формы могут просто конкурировать с каталитической формой за лиганд и, таким образом, снижать количество лигандов, способных связаться с функциональным рецептором. Во-вторых, некаталитические формы могут образовывать гетеродимеры с каталитическими формами рецептора, а такие гетеродимеры не способны проводить сигнал, так как отсутствует возможность трансфосфорилирования киназных доменов в ответ на связывание лиганда. Повышение соотношения некаталитической формы по отношению к каталитической снижает вероятность образования функционального гомодимера, способного отвечать на нейротрофин трансфосфорилированием киназных доменов.
В опытах с использованием поперечных сшивок иодированных нейротрофинов и рецепторов Trk показано, что в белковых экстрактах из разных областей ЦНС синтез каталитических форм рецепторов предшествует продукции декаталитических форм и в эмбриональном, и в постнатальном развитии [ Allendoerfer ea 1994 , Escandon ea 1994 , Knusel ea 1994 ].
Функциональное значение такого переключения с каталитической формы рецептора на его некаталитическую форму остается неясным. Однако показано, что уровень фосфорилирования тирозина TrkB в тканях коры существенно снижается параллельно со смещением соотношения некаталитической и каталитической форм TrkB в пользу некаталитической.
В то же время, интенсивность и тонкая регуляция продукции некаталитических форм Trk-peцепторов в разных типах клеток, а также высокая степень эволюционного консерватизма усеченных пептидов, ставят под сомнение предположение, что негативная регуляция - единственная функция этих молекул. Существуют указания на то, что некаталитические формы могут участвовать в процессах, влияющих на выбор направления роста аксонов [ Beck ea 1993 , Frisen ea 1993 ].
В последнее время появились свидетельства, что лигандзависимый сигнал с рецепторов Trk может проводиться с непосредственным участием усеченных пептидов [ Baxter ea, 1997 ]. При этом используются иные механизм и пути проведения сигнала, чем в случае активации тирозинкиназных доменов.
Наряду с полным удалением киназных доменов возможен и другой механизм, влияющий на трансфосфорилирование - их структурная модификация. Были описаны как вставки, так и делеции внутри киназного домена, оказывающие влияние на свойства рецептора [ Lamballe ea 1993 , Tsouifas ea 1993 , Garner ea 1994 , Meakin ea 1997 , Gunn-Moore ea 1997 ].
Обнаружены также модификации в области, разделяющей трансмембранный и киназный домены и играющей особую роль в передаче сигнала [ Peng ea 1995 , Yoon ea 1997 ].
Некоторые из этих модификаций одинаковы у различных видов, что свидетельствует об их важности [ Garner ea 1996 ].
Однако, не все из известных модификаций ведут к видимым изменениям свойств рецептора и поэтому их функциональное значение пока остается загадкой.
Следует отметить, что самый мощный на сегодняшний день метод изучения функции генов и кодируемых ими белков - создание и изучение животных с направленной делецией изучаемого гена (knock out animals, null mutants), пока еще не был применен для анализа многочисленных вариантов Trk- рецепторов. Все изучавшиеся до сих пор животные, мутантные по генам Trk- рецепторов, имеют делецию только тирозинкиназного домена, тогда как часть гена, кодирующая внеклеточную часть рецептора, сохраняется интактной. Строго говоря, результаты этих опытов позволяют судить лишь о роли тирозинкиназного домена в функционировании рецепторов нейротрофинов.
