RESEPTOR TIROSIN KINASE DAN RESEPTOR TIROSIN KINASE DAN
RESEPTOR TIROSIN KINASE DAN
AKTIVASI RAS
AKTIVASI RAS
AKTIVASI RAS
AKTIVASI RAS
Reseptor Tirosin Kinase.
Reseptor tirosin kinase (RTK) adalah reseptor yang terlibat dalam sinyal transduksi, dan proses berbagai lingkungan serta sinyal intersellular. Sebaliknya, protein tirosin kinase (PTK) adalah enzim yang mengkatalisis fosforilasi residu tirosin. Dari 91 protein tirosin kinase diidentifikasi, 59 adalah reseptor tirosin kinase dan 32 non reseptor. Sebagai komponen sentral dari jaringan sinyal sel, RTK memainkan peran penting dalam proses fisiologis, seperti embriogenesis, perkembangan dan diferensiasi neuron, proliferasi sel, sinyal anti apoptosis dan kematian sel (apoptosis). Beberapa signaling molekul bertindak sebagai reseptor adhesi. Bagian adhesi kaya dengan tirosin protein yang mengalami fosforilasi sehingga terjadi coupling adhesi sel ke jalur sinyal transduksi dalam sel. Berbagai reseptor adhesi, seperti integrins, berhubungan erat dengan protein kinase dan fosfatase.
Reseptor Tirosin Kinase (RTKs) terdiri dari empat domain: 1. Domain ekstraselular ligan.
2. Domain tirosin kinase intraseluler, dengan sekuens asam amino dalam substrat ATP dan cAMP dependent protein kinase (cAPK, PKA).
3. Domain intraselular. 4. Domain transmembran.
RTKs yang terletak di membran plasma disebut domain transmembran, sementara domain ekstraselular biasanya mengikat faktor pertumbuhan. Biasanya, ekstraselular domain terdiri dari motif struktural termasuk daerah asam, seperti domain cadherin, daerah yang kaya sistein, seperti domain discoidin, domain EGF, domain Factor VIII, fibronectin III, daerah yang kaya glisin,seperti domain
immunoglobulin, domain kringle, dan daerah yang kaya leusin. Aktivasi kinase ini dilakukan dengan pengikatan ligan ke domain ekstraselular, yang menginduksi reseptor dimerization. Mengaktifkan reseptor tirosin autophosphorylate residu katalitik di luar domain melalui jalur fosforilasi. Ini secara otomatis menstabilkan konformasi fosforilasi reseptor aktif dan menciptakan area untuk phosphoTirosin docking protein yang mengirim sinyal tranduksi di dalam sel.
Protein module dan docking protein yang berperan dalam sinyak tranduksi Reseptor Tirosin Kinase (RTKs). (A) Modul Protein terlibat dalam control jalur sinyal intraselular. Tirosin terfosforilasi, membentuk RTKs diaktifkan kompleks domains dengan PTB dan domain dari sinyal protein SH2. Domain SH2 domain diaktifkan reseptor sementara oleh domain PTB untuk fosforilasi tirosin dan nonphosphorilasi di daerah RTKs. PH domain mengikat pada daerah berbeda menuju membran asosiasi. Domain SH3 dan WW memiliki target utama mengikat area dengan urutan protein prolin. Domain PDZ mengikat di area hidrofobik. Residu pada Termini C merupakan target protein.Domain FYVE mengikat secara khusus untuk PdtIns. Sementara
protein adaptor seperti Grb2 atau NCK hanya mengandung domain SH2 dan SH3. Signaling protein lainnya mengandung tambahan protein enzimatis seperti protein kinase PTPase (Shp2) fosfolipase C (PLC ), Ras GAP atau Rho GRF (Vav). (B) Docking protein yang berfungsi sebagai bentuk untuk perekrutan sinyal protein. Semua docking protein mengandung sebuah membrane terminal. FRS2 adalah target ke membran oleh myristoylation, dan LAT adalah ditargetkan ke membran sel oleh domain transmembran (TM) dan oleh palmytoylation. Kebanyakan protein docking ditargetkan ke membran sel oleh domain PH. Docking protein mengandung banyak bagian pTyr phosphorylation yang berfungsi sebagai tempat pengikatan untuk area SH2 berbagai sinyal protein.
. Paradigma aktivasi sinyal protein sebagai respon aktivitas RTKs Setidaknya ada dua peristiwa molekuler yang diperlukan untuk induksi aktivasi sinyal RTK, karena banyak protein target RTKs terletak di membran sel, translokasi ke membran sel sangat penting bagi aktivasi dari banyak protein efektor. (A) Aktivasi PKB (juga dikenal sebagai Akt) oleh translokasi membrane PtdIns (3,4,5) P3 dalam menanggapi rangsangan faktor pertumbuhan berfungsi sebagai tempat pengikatan untuk domain PH
domain dari PDK1 dan PKB. Translokasi membran disertai dengan pelepasan sebuah autoinhibition PKB kinase yang menyebabkan aktivasi dari kinase PDK1 dan PKB. Aktivasi PKB memerlukan phosphorylasi oleh PDK1 (dan juga oleh PDK2). Berbagai sasaran mencegah kematian dan apoptotic serta mengatur berbagai proses metabolisme. (B) aktivasi oleh perubahan konformasi. Pengikatan SH2 area p85, PI 3 kinase untuk bagian pTyr diaktifkan reseptor sebuah autoinhibition yang merangsang katalitik domain (p110). PI 3 kinase mengkatalisis fosforilasi dari 3 posisi Inositol PtdIns (4) P dan PtdIns (4,5) P2 untuk menghasilkan masing masing PtdIns (3,4) P 2 dan PtdIns (3,4,5) P3. (C) aktivasi oleh fosforilasi tirosin. Pengikatan wilayah SH2 PLC untuk pTyr dalam memfasilitasi baru diaktifkan oleh reseptor fosforilasi sinus PLC serta translokasi membran. Proses ini diperantarai sebagian oleh pengikatan domain PH ke PI 3. Tirosin. Fosforilasi tirosin adalah aktivasi penting untuk PLC menuju hydrolysis dari PtdIns (4,5) P2 dan pembentukan dua second messenger Ins (1,4,5) P 3 dan diacyglycosol.
Reseptor Tirosin Kinase (RTK) merupakan protein reseptor Tirosin yang memiliki aktivitas kinase intrinsik di dalam domain sitosoliknya. Ligan untuk RTK merupakan peptida yang terikat di membran ataupun peptida soluble atau protein hormon termasuk nerve growth factor (NGF), platelet derived growth factor (PDGF), fibroblast growth factor (FGF), epidermal growth factor (EGF), dan insulin. Aktivasi RTK oleh ligan menstimulasi aktivitas Tirosin kinase, yang selanjutnya menstimulasi jalur Ras MAP kinase dan beberapa jalur sinyal transduksi lainnya. Jalur RTK signaling memiliki spektrum luas termasuk regulasi proliferasi dan diferensiasi sel, menginduksi survival sel, dan modulasi metabolisme seluler. RTK memiliki domain ekstraseluler yang mengandung sisi pengikatan ligan (ligand binding site), sebuah αheliks transmembran hidrofobik tunggal, dan domain sitosolik yang termasuk bagian dengan aktivitas kinase protein Tirosin. RTK pada umumnya merupakan monomer, dan pengikatan ligan pada domain ekstraseluler menginduksi pembentukan reseptor dimer, sebagaimana digambarkan pada Gambar 4 untuk reseptor FGF. Beberapa monomer ligan, termasuk FGF, berikatan kuat dengan heparan sulfat, yaitu sebuah komponen
polisakarida bermuatan negatif pada matriks ekstraseluler. Asosiasi ini meningkatkan pengikatan ligan terhadap monomer reseptor dan pembentukan kompleks ligan dimer reseptor. Ligan untuk beberapa RTK berbentuk dimer yang mengikat dua monomer bersama sama secara langsung. RTK yang lain, misalnya reseptor insulin, membentuk dimer dengan ikatan disulfida ketika tidak terdapat hormon. Pengikatan ligan terhadap RTK jenis ini akan mengubah konformasinya sehingga reseptor menjadi teraktivasi.
Dalam kondisi resting atau tidak terstimuli, aktivitas kinase intrinsik pada RTK sangat rendah. Dalam kondisi reseptor dimer, knase pada satu subunit mampu mmfosforilasi satu atau lebih residu Tirosin di dekat sisi katalisis pada subunit yang lain. Hal ini akan mengakibatkan perubahan konformasi yang memfasilitasi pengikatan ATP pada beberapa reseptor (misalnya reseptor insulin) dan pengikatan substrat protein pada reseptor lainnya (misalnya reseptor FGF) peningkatan aktivitas kinase ini kemudian memfosforilasi sisi lain dalam domain sitosolik reseptor. Aktivasi aktivitas RTK kinase yang diinduksi ligan ini mirip dengan aktivasi JAK kinase yang berasosiasi dengan reseptor kinase. Perbedaannya terletak pada lokasi sisi katalitik kinase, dimana sisi katalitik pada RTK terdapat pada domain sitosolik, sedangkan JAK kinase terpisah dari reseptor sitokin. Kebanyakan residu fosfoTirosin dalam RTK yang teraktivasi berinteraksi dengan protein adapter, protein kecil yang mengandung domain SH2, PTB, atau SH3, tetapi tidak memiliki aktivitas enzimatik intrinsik atau signaling. Protein protein tersebut merangkai RTK ke komponen yang lain dari jalur sinyal transduksi, misalnya aktivasi Ras.
Ras, GTPase Switch Protein.
Ras merupakan monomer GTP binding switch protein, seperti subunit Gα dalam protein G trimerik, yang meregulasi antara kondisi aktif dengan mengikat GTP dan kondisi inaktif dengan
mengikat GDP. Protein G trimerik secara langsung terikat dengan reseptor permukaan sel, sedangkan Ras tidak secara langsung terikat dengan reseptor permukaan sel. Aktivasi Ras dipercepat oleh guanine nucleotide exchange factor (GEF), yang berikatan dengan kompleks Ras GDP. Karena konsentrasi GTP dalam sel lebih tinggi daripada GDP, GTP berikatan secara spontan dengan molekul Ras, dengan melepaskan GEF dan membentuk Ras GTP aktif. Selanjutnya terjadi hidrolisis pada ikatan GTP menjadi GDP sehingga terjadi deaktivasi Ras. Tidak seperti deaktivasi Gα GTP, deaktivasi Ras GTP membutuhkan protein lain yang disebut GTPase activating protein (GAP) yang berikatan dengan Ras GTP dan mempercepat aktivitas GTPase intrinsik lebih dari seratus kali. GAP mengikat fosfoTirosin spesifik pada RTK yang teraktivasi, sehingga akan mendekatkan ke Ras GTP yang terikat membran untuk menggunakan kecepatan hidrolisis GTP. Hidrolisis GTP dikatalisis baik oleh Ras maupun GAP.
Protein adapter dan Guanine Nucleotide–Exchange Factor menghubungkan Ras dengan RTK yang teraktivasi.
Pengikatan ligan (EGF) pada RTK mampu menginduksi aktivasi Ras karena terdapat protein sitosol, yaitu GRB2 dan Sos. Domain SH2 pada GRB2 berikatan dengan residu fosfoTirosin spesifik pada reseptor yang teraktivasi. GRB2 juga mengandung dua domain SH3, yang berikatan dan mengaktivasi Sos, sehingga GRB2 berfungsi sebagai protein adapter bagi reseptor EGF. Sos adalah guanine nucleotide–exchange protein, yang mengkatalisis konversi bentuk inaktif Ras GDP menjadi bentuk aktif Ras GTP. Beberapa anggota protein adapter ditunjukkan dalam Tabel 1. Jalur aktivasi Ras oleh RTK secara skematis ditunjukkan pada Gambar 9.
Tabel 1. Protein adapter yang mengaktifkan (+) dan menghambat ( ) respon sel.
Beberapa kelompok reseptor yang termasuk dalam TRK menurut Zwick, 2001, di antaranya adalah:
• Epidermal growthfactor receptor (EGFR) family
Epidermal growthfactor receptor (EGFR) family terdiri atas empat anggota, yaitu EGFR/ErbB1, HER2/ErbB2, HER3/ErbB3 dan HER4/ErbB4. Keempat reseptor tersebut memiliki dua domain ekstraseluler yang kaya sistein dan bagian intraseluler dengan rantai C terminus yang panjang yang berfungsi sebagai tempat autofosforilasi. Anggota EGFR family diaktifkan oeh sekelompok besar EGF related growth, yang semuanya mengandung EGF like domain dan disintesis sebagai protein prekursur transmembran, termasuk transforming growth factor α (TGFα), epiregulin, betacellulin, heparin binding EGF like growth factor, dan amphiregulin.
IGFR family terdiri atas insulin receptor (IR) and the insulin like growth factor (IGF) receptor (IGF IR). Kedua resepto tersebut tersusun atas dua subunit α ektraseluler, yang berperan dalam mengikat ligan, dan dua membrane spanning β subunits yang menunjang domain Tirosin kinase dan autophosphorylation site. Ligan untuk kedua reseptor ini adalah insulin, IGF I dan IGF II. Insulin merupakan hormon metabolik, sedangkan IGF I dan IGF II berperan penting dalam perkembangan secara normal dan karsinogenesis.
• Vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR) family Vascular endothelial growth factor (VEGF) merupakan salah satu inducer utama pada proliferasi sel endotel dan permeabilitas pembuluh darah. Terdapat dua RTK yang mampu mengikat VEGF, yaitu VEGFR 1 dan VEGFR 2, yang diekspresikan pada sel endotel selama perkembangan embrio dan merupakan regulator utama untuk angiogenesis. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa sistem ligand– receptor VEGF–VEGFR berperan dalam vaskularisasi dan metastatis tumor. Sel tumor mensekresikan VEGF yang mengaktifkan VEGFR 2 dan menginduksi proliferasi sel endotel stroma.
• Fibroblast growth factors receptor (FGFR) family
Fibroblast growth factors (FGF) merepresentasikankelompok terbesar dalam ligan growth factor, dan sampai saat ini telah diidentifikasi 20. FGF dan reseptornya (FGFR) memiliki peran tidak hanya dalam pertumbuhan sel normal, tetapi juga dalam pembentukan tumor. Dua kelompok FGFR yang ditemukan adalah FGFR dengan afinitas tinggi dan FGFR dengan afinitas rendah. Beberapa bukti menunjukkan bahwa sisi pengikatan dengan afinitas rendah merpresentasikan heparan sulphate proteoglycan molecules (HSPG) yang terdapat pada permukaan sel. FGFR dengan afinitas tinggi memiliki empat jenis, yaitu FGFR1 (flg), FGFR2 (bek), FGFR3 and FGFR4. Pengikatan ligan pada FGFR menginduksi dimerisasi dan fosforilasi pada residu tyrosin di sitolasma, tetapi aktivasi penuh hanya dapat dicapai jika terdapat heparin. Heparin mampu mengikat sejumlah monovalen FGF sehingga terbentuk oligomer reseptor yang mengikat sekelompok FGF.
• Hepatocyte growth factor receptor (HGFR)
Hepatocyte growthfactor receptor (HGFR), yang dikode oleh proto oncogene met, diidentifikasi sebagai regulator berbagai proses, seperti migrasi sel, persebaran sel dan invasi matriks ekstraseluler. HGFR merupakan heterodimer yang diikat oleh ikatan disulfida dengan α chain and a β chain ekstraseluler yang mengalami glikosilasi. HGFR tersusun atas domain transmembran dan domain Tirosin kinase sitoplasmik. Hepatocyte growth factor (HGF) atau scatter factor (SF), ligan reseptor ini, diekspresikan pada mesenchymal derived cells.
• RET receptor Tirosin kinase
RET receptor Tirosin kinase (RET RTK) merupakan gen yang bertanggung jawab atas Multiple endocrine neoplasia type 2 (MEN2). MEN2 merupakan syndrome cancer yang diturunkan dan dikarakterisiasi melalui pertumbuhan medullary thyroid carcinoma. RET proto oncogene mengkode protein yang dikarakterisasi oleh cadherin like domain dan cadherin like. RET diekspresikan selama embrigenesis pada sistem saraf tepi dan sistem urogenital. Kanker MEN2 terjadi karena dominan mengaktifkan germline ke dalam RET proto oncogene.
• Platelet derived growthfactor receptor (PDGFR) family
Ada dua anggota PDGFR family, yaitu platelet derived growth factor receptor (PDGFR) dan Kit. Protein tersebut dikarakterisasi melalui domain ekstraseluler dengan 5 Ig like domain dan sebuah domain Tirosin kinase intraseluler. Dua gen yang mengkode PDGFR α dan PDGFR β telah diidentifikasi. Kedua reseptor diaktivasi oleh ligan dimer yang tersusun atas PDGF A dan/atau PDGF B. Hal ini akan menginduksi dimerisasi reseptor dengan tiga kemungkinan konfigurasi, yaitu αα, ββ, αβ.
"#$
1. Apabila terjadi mutasi gen yang menyandi reseptor tirosin kinase, apakah prediksi yang saudara bisa kemukakan.
2. Jelaskan manfaat Insulin growth factor receptor (IGFR) dan TGF α.