[albert52]

Продолжим.

Каркасный белок KSR1 (киназный супрессор Ras) также может направлять сигналы в цитоплазму: помимо связывания Raf и MEK, KSR1 (но также и другие каркасы, такие как Sef и IQGAP1) помогает собирать димеры ERK1 / 2, которые необходимы для взаимодействия ERK с цитоплазматическими субстратами. Например, большие количества cPLA 2 , цитоплазматического субстрата ERK1 / 2, были связаны с KSR1 после стимуляции EGF. Поскольку одновременное связывание cPLA 2 и каркаса с ERK2 было бы стерически маловероятным, и поскольку известно, что ERK гомодимеризуется при активации, текущая модель состоит в том, что димеры ERK образуются там, где одна молекула ERK2 связана с cPLA 2, в то время как другая привязана к KSR1.

Механизм димеризации возникает, когда фосфорилированный мономер ERK, связанный с каркасом, взаимодействует со свободным мономером фосфо-ERK, который, вероятно, высвобождается из комплекса MEK-ERK. Эти димеры специфически фосфорилируют субстраты ERK в цитоплазме.
Были предложены альтернативные пути для фосфорилированных мономеров ERK, включая транслокацию в ядро ​​для фосфорилирования факторов транскрипции или свободное димеризацию в цитоплазме с последующим перемещением в ядро. Следовательно, KSR1 может контролировать, активируются ли субстраты в ядре или цитоплазме. Другие белки, которые, как известно, взаимодействуют с KSR, включают 14-3-3, G-белок-βγ, белки теплового шока 70 и 90, cdc37 и C-TAK1. Интересно, что MEK конститутивно связан с KSR, тогда как ERK связывается только в ответ на стимул. Как это типично для скаффолдов, оптимальные уровни экспрессии KSR необходимы для максимального ответа MAPK на сигнальные сигналы.

Роли каркасов, таких как KSR1, могут быть очень разными в разных типах клеток, а экспрессия каркасов клеточного типа и тканеспецифическая может играть важную роль в приписывании различных функций передаче сигналов MAPK в разных тканях.

Принятие клеточных решений включает в себя способность реагировать на постоянно меняющийся стимул определенным ответом - да или нет. Причиной переключающегося поведения может быть крутой профиль реакции на стимулы, описываемый как сверхчувствительность, но это также может быть бистабильность, когда система переключается из одного устойчивого состояния в другое. Наличие каркаса может увеличить вероятность возникновения бистабильности, особенно когда сродство субстрата и модифицирующего фермента низкое.

Сверхчувствительные ответы полезны, поскольку они позволяют отфильтровывать шум и энергично реагировать на соответствующие стимулы. Предположительно, сверхчувствительные ответы генерируются механизмами, которые встроены в структуру сигнальной сети и могут быть видны уже на уровне соответствующего MAPK. В общем, многоступенчатые процессы (де) активации могут вызывать устойчивые сверхчувствительные ответы. Примерами являются активация киназы несколькими последовательными событиями фосфорилирования, а также насыщение фермента путем ступенчатого связывания лигандов с положительной кооперативностью.
Теоретически трехуровневый каскад MAPK, включающий одиночное фосфорилирование Raf и двойное фосфорилирование MEK и ERK, по своей природе сверхчувствителен, и критическим детерминантом этого свойства является предполагаемый распределительный механизм (де) фосфорилирования. В конечном счете, дифференцированный ответ может быть результатом непосредственной близости каркасов, занятых по-разному, из-за локализации на мембране. Киназы, находящиеся на разных каркасах, затем могут транс-активировать друг друга.

Передача сигналов EGF инициируется в нанокластерах Ras-GTP, которые состоят примерно из 7 молекул Ras-GTP со временем жизни около 0,4 с и которые привлекают Raf к мембране. Показано, что каждый нанокластер действует как молекулярный переключатель, который преобразует ступенчатый вход в ответ «все или ничего». Однако, поскольку количество кластеров линейно увеличивается со стимулом, интегральный ответ по всем кластерам градуируется, давая линейный ответ фосфорилирования ERK на стимуляцию EGF.
Такие градуированные профили стимула-ответа часто наблюдаются в клетках млекопитающих, при этом свойства профиля сигнал-ответ не определяются на уровне каркаса. Например, измерения фосфорилирования ERK в клетках показывают, что путь MAPK может показывать ступенчатый ответ на стимуляцию хемокином SDF-1 или линейный ответ, когда задействован рецептор Т-клеток; на характер ответа обоих путей не влияет уровень экспрессии KSR1.

Что касается непосредственно пути митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), то некоторые факторы роста, такие как эпидермальный фактор роста (EGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), инсулин, нейротрофины и воспалительные цитокины активируют MAPK. Клетки стимулируются этими факторами и реагируют на изменения в окружающей среде посредством манипулирования передачей сигналов MAPK. У млекопитающих идентифицировано пять различных групп МАРК. Это киназа MAPK/ERK/внеклеточно регулируемая киназа (MEK/ERK), N-концевая киназа c-Jun (JNK), p38, ERK5 и ERK3. МАРК могут контролировать как события в ядре, такие как регуляция генов, так и внеядерные события, такие как реорганизация цитоскелета, посредством фосфорилирования и активации мишеней в цитозоле и ядре.

Наиболее охарактеризованным из путей MAPK является каскад MEK/ERK. Будучи активными, ERKs димеризуются и либо перемещаются в ядро, где они фосфорилируют факторы транскрипции, либо остаются в цитозоле, где они фосфорилируют субстраты во многих клеточных компартментах. Преобладающими последствиями передачи сигналов MEK/ERK являются пролиферация или дифференцировка.

IQGAP1 является большим, широко экспрессируемым белком , который регулирует многие сигнальные пути и клеточные функции. Имея несколько доменов, IQGAP1 способен связываться с широким спектром белков, тем самым модулируя динамику актина, динамику микротрубочек, межклеточную адгезию и регуляцию транскрипции. IQGAP1 является каркасом для каскада MAPK. IQGAP1 связывается непосредственно с B-Raf, MEK1, MEK2, ERK1 и ERK2 и регулирует их активацию в ответ на EGF и CD44. Кроме того, у мышей выработка условного рефлекса страха увеличивает ассоциацию IQGAP1 с активным ERK2.
Аналогично KSR, как увеличение, так и снижение уровня экспрессии IQGAP1 осла***ют EGF-зависимую активацию MEK и ERK, указывая на то, что правильная стехиометрия компонентов IQGAP1 и MAPK необходима для эффективного распространения каскада. IQGAP1 преимущественно активирует сигнальный путь MEK1 и было высказано предположение, что MEK1 способствует пролиферации, тогда как MEK2 способствует дифференцировке и поэтому IQGAP1 может регулировать клеточный ответ на передачу сигналов MAPK. Что же касается B-Raf, то, например, нокаут IQGAP1 из клеток делает B-Raf нечувствительным к стимуляции EGF, предполагая, что IQGAP1 действует «выше» B-Raf и необходим для активации B-Raf факторами роста.

IQGAP1 является регулятором актина и цитоскелета микротрубочек, и заманчиво предположить, что IQGAP1 связывает передачу сигналов MAPK с динамикой цитоскелета. Отметим, что как IQGAP1, так и ERK2 локализуются в микротрубочках, ассоциированных с белком-2 в нейрональных клетках. Кроме того, IQGAP1 образует комплекс с CD44, Cdc42 и актином в ответ на гиалуронан, а также необходим для гиалуронан-зависимой активации ERK и Elk.

MEK partner-1 (MP-1), широко экспрессируемый каркас для пути MEK/ERK; чтобы усилить передачу сигналов MAPK в клетках, MP1 необходимо присутствие взаимодействующего с ним белка p14, который локализует MP1 в эндосомах. И MP1, и p14 необходимы для EGF-зависимой активации ERK.

β-аррестины являются хорошо известными регуляторами GPCR. После активации рецептора β-аррестин вызывает диссоциацию гетеротримерного G-белка, что нацеливает GPCR на ямки, покрытые клатрином. Также активный Src рекрутируется на β2-адренергические рецепторы посредством прямого взаимодействия с β-arrestin. Здесь Src фосфорилирует адапторный белок Shc, что приводит к активации Grb2 и, следовательно, активации каскада MAPK (см. выше).
Также в ответ на активацию рецептора протеазой (PAR), β-аррестин рекрутирует Raf, MEK и ERK к рецептору, усиливая активацию ERK. Эти комплексы сопровождают рецептор к ранним эндосомам, способствуя эффективной передаче сигналов MAPK. Важно отметить, что β-аррестин предотвращает транслокацию активной ERK в ядро, ограничивая ERK цитозольными субстратами .

Также каркасный белок Sef захватывает активные комплексы MEK/ERK в Golgi и ингибирует диссоциацию комплекса MEK/ERK; следовательно, Sef ингибирует ядерную локализацию ERK и ограничивает ERK цитозольными субстратами. Sef является ингибитором передачи сигналов FGF; интересно, что в отличие от его роли в передаче сигналов FGF, Sef увеличивает продолжительность EGF-зависимой активации ERK. Поэтому возможно, что Sef регулирует передачу сигналов MAPK от факторов, отличных от EGF и FGF.