Récepteurs à activité tyrosine kinase PDF

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Chapitre 1 : RECEPTEURS A ACTIVITE TYROSINE KINASE I. Structure et activation des RTKs A. Structure générale - RTK = récepteur transmembranaire qui possède une activité catalytique  phosphorylation sur des résidus tyrosine - structure d'un RTK  1 domaine transmembranaire  1 domaine N-term extracellulaire  domaines variables pouvant lier des ligands différents selon le type de RTK  domaine cytoplasmique  région catalytique : conservée entre les RTK  région juxta-membranaire : entre domaine catalytique et domaine transmembranaire  queue C-term

B. Types de RTK et types de ligands - 58 récepteurs RTK ; regroupés en 20 familles  sur la base de la structure et des mécanismes d'activation Différenciation entre les types de RTK - en fonction de leurs domaines extracellulaires : permettent la liaison de ligands différents - en fonction de leur structure  certains R peuvent se présenter sous forme de dimère  Ex : R de l'insuline Différents types de ligands - plusieurs RTK différents en fonction du type de ligand :  facteurs de croissance (GF) = facteurs importants au cours du développement  GF pouvant faciliter la prolifération cellulaire  GF pouvant faciliter la différenciation  insuline  ligands encore inconnus Ex : NGF = facteur qui agit sur les neurones Ex : VEGF = facteur qui agit sur les cellules endothéliales : permet le développement des vaisseaux - les ligands peuvent être sécrétés de façon  autocrine : ligand sécrété par la cellule elle-même  paracrine : ligand sécrété par une cellule voisine  endocrine : ligand sécrété dans la circulation sanguine

C. Activation des RTK 1. Modèle simplifié : dimérisation - en absence de ligand : RTK sous forme séparés

- en présence de ligand : dimérisation des R  homodimérisation : 2 molécules du même R forment le dimère  hétérodimérisation : 1 R forme un dimère avec autre R  entre R de la même famille (ex : entre différents types de R de l'EGF)  entre R de familles différentes - effet de la dimérisation  induction de modifications conformationnelles  activation du domaine catalytique  transphosphorylation : chaque R va phosphoryler l'autre R du dimère Rmq : phosphorylation en cis : phosphorylation sur la même molécule

2. Exemples de dimérisation - récepteur TrkA : le ligand permet la dimérisation  forme un pont entre les 2 R - récepteur KIT  une partie du R forme déjà le dimère  ligand participe aussi au dimère  fixation du ligand modification de conformation  activation du R - récepteur FGFR : la dimérisation est mise en place grâce  à l'interaction entre les 2 R  aux ligands  à d'autres molécules qui aident l'interaction - récepteur ErbB (récepteur à l'EGF = epidermal growth factor)  le ligand ne participe pas directement à la dimérisation  mais en absence de ligand, la dimérisation est impossible  fixation du ligand  entraîne des modifications conformationnelles  permet l'exposition du domaine du R permettant la dimérisation

3. Activation du domaine catalytique - domaine catalytique : fixe un substrat et permet la phosphorylation du R

- en absence de ligand : domaine catalytique inactivé  car une boucle activatrice empêche la liaison du substrat au domaine catalytique Ex : R de l'insuline : présence d'une boucle activatrice - boucle activatrice peut être stabilisée par le domaine transmembranaire ou le domaine C-term - fixation du ligand : inhibition de la boucle activatrice  modification de la structure du domaine catalytique  ouvre le domaine catalytique  devient accessible au substrat  phosphorylation du dimère

4. Conséquences d'une phosphorylation - 2 effets de la phosphorylation  modification de la conformation  phosphate modifie la structure de la protéine  création d'un site d'ancrage pour d'autres protéines  certaines protéines sont capables de se lier à des résidus phosphorylés - Exemples de domaines pouvant se lier à des Tyr phosphorylées  domaine PTB  domaine SH2 = Src homology 2 Rmq : Pawson démontre que le domaine SH2 permet la reconnaissance d'un résidu Tyr phosphorylé  formulation du concept de modularité des domaines protéiques : les protéines sont formées de plusieurs domaines dont la combinaison donne la fonction à la protéine - chaque Tyr phosphorylée est entourée de différents acides aminés  donne un code qui permet la reconnaissance par des protéines particulières - fixation des protéines aux Tyr phosphorylées  activation d'une cascade de signalisation

5. Voies de signalisation activées par les RTKs - activation de voies très différentes qui dépend  de la famille de récepteur  plusieurs récepteurs peuvent activer les mêmes voies de signalisation  de la cellule qui reçoit le signal  dépend de l'expression des protéines impliquées dans les voies de signalisation

II. Voies de transduction des RTKs A. La voie PI3K-AKT 1. La PI 3-kinase - PI3K = phosphatidylinositol 3-kinase (différentes classes)  classe 1A des PI3K activée par le RTK - 2 sous-unités des PI3K  sous-unité régulatrice  reconnait la phosphorylation des RTK



sous-unité catalytique  capable d'induire la phosphorylation des phosphatidylinositol (PI) en position 3  génération de PI3P = PI triphosphate

1) Phosphorylation des RTK 2) Reconnaissance de RTK phosphorylée par la sous-unité régulatrice de PI3K 3) Recrutement à la mb de la sous-unité catalytique 4) Phosphorylation des PI par la sous-unité catalytique  génération de PI3P dans la mb Rq : pour d'autres familles de R : présence de protéines adaptatrices qui font le lien entre R et PI3K

2. Recrutement de Akt - Akt = serine protéine kinase qui contient un domaine PH - formation de PI3P : permet le recrutement de Akt dans la mb et son activation  PI3P se lie au domaine PH de Akt  engendre l'activation de Akt (activée par une phosphorylation) Différents effets de Akt - activation d'une protéine ayant un rôle dans l'apoptose - phosphorylation ( inhibition) de facteurs de transcription (famille FoxO)  effet : stimulation de la prolifération - phosphorylation ( inhibition) de la kinase GSK3  effet : stimulation de la prolifération - phosphorylation de TSC2  engendre l'activation de la voie mTOR  voie de mTOR : point de convergence de différentes voies de signalisation  permet de réguler le métabolisme des cellules, en réponse à des concentrations différentes de nutriments  promeut la croissance cellulaire (augmentation de la traduction) DONC : effet des cibles de Akt sur les processus cellulaires  survie cellulaire  prolifération  métabolisme

B. La voie Ras-Raf- MAPK 1) RTK phosphorylé 2) Reconnaissance des Tyr phosphorylée par le domaine SH2 de protéines adaptatrices Ex : GrB2 = intermédiaire entre RTK et protéine Sos, contenant  domaine SH2 : se lie aux Tyr phosphorylées  domaine SH3 : permet la liaison d'une autre protéine contenant des régions riches en Pro 3) Fixation de protéine Sos (de la famille des GNEF) sur le domaine SH3 4) Activation de Ras par la protéine Sos

1. La GTPase Ras - Ras = protéine ancrée à la mb, ayant une activité GTPase  liée à la mb par des chaines lipidiques (modifications post-traductionnelles)  absence de domaine transmembranaire  activité GTPase : peut catalyser la transformation du GTP en GDP  forme activée de Ras = forme liée au GTP - activité catalytique de Ras peu performante en absence d'autres protéines - passage de forme inactivée à activée : intervention d'autres protéines  classe des GNEF (ex : Sos) = guanine nucléotide exchange factor  activation de Ras  classe des GAP  inactivation de Ras

2. Effets de l'activation de Ras 1) Activation de RAF (Tyr kinase) par Ras 2) Activation de MEK par RAF 3) Activation de ERK = MAP-kinase, par MEK

- MAP-kinase a des effets multiples  peut entrer dans le noyau et activer des facteurs de transcription  peut activer d'autres protéines intermédiaires  effet final = stimuler la prolifération cellulaire Rmq : un des substrats de Ras est la PI3K  donc PI3K peut être activée par 2 mécanismes différents (RTK ou Ras)

C. Conclusion

- activation de la voie Ras  prolifération - activation de la voie PI3K  stimulation de la survie de la cellule  prolifération  synthèse de protéines : croissance cellulaire DONC : processus très importants pour une cellule tumorale  plusieurs de ces acteurs sont impliqués dans le cancer

III. Rôle des voies de signalisation des RTKs dans le cancer A. Introduction - cancer = maladie génétique (non héréditaire)  causée par une modification du génome 1) Mutation dans un gène d'une cellule normale  entraîne un dérèglement de la prolifération  amplification de la prolifération 2) Autres mutations parmi ces cellules ayant eu la 1ere mutation  stimulation de la prolifération  stimulation de la survie des cellules 3) Formation de tumeurs 4) Passage de tumeur bénigne à tumeur maligne (par d'autres mutations) 5) Métastase : passage dans le sang: cancer généralisé à l'ensemble de l'organisme

B. Mutations dans différents types de gènes - oncogènes = gènes dont l'activation donne un avantage aux cellules  favorise la survie, prolifération  cancer : activation de ces gènes suite à une mutation  ex : RTK - oncosuppresseurs = gènes sensés empêcher ces processus  cancer : inactivation de ces gènes suite à une mutation - gènes impliqués dans la réparation de l'ADN  mutation provoque une instabilité génomique

C. Différents mécanismes d'activation des voies RTKs dans le cancer - activation autocrine  ex : si le facteur de croissance est surexprimé - translocations  déplacement d'un fragment du génome à un autre endroit  conséquence : création d'un protéine de fusion  ex : une partie du RTK se retrouve fusionné à d'autres gènes  activation constitutive du RTK, s'il perd sa portion de liaison

- amplification/sur-expression  si plusieurs copies du gène de RTK  niveau d'expression du RTK plus élevé  activation de la signalisation plus importante  Ex : cas de certains R EGF - mutations activatrices d'oncogènes  ex : insertion/délétion dans le gène  ex : Ras et RAF sont fréquemment mutés  activation - mutations inactivatrices d'oncosuppresseurs  production de protéine plus courte  modification du cadre de lecture  délétion Exemples - PTEN = oncosuppresseur le plus fréquemment muté  catalyse la réaction inverse par rapport à la PI3K  déphosphoryle le PIP3 - cellules du tissu épithélial en début de prolifération  cellules dont un des allèles de PTEN est muté  cellules où la voie Akt est activée

D. Concepts d'addiction oncogénique et de thérapie ciblée - lors d'un cancer, s'il y a sur-activation d'un oncogène impliqué dans une voie de signalisation  la tumeur devient dépendante de ces voies de signalisation = addiction oncogénique - thérapie ciblée = intervention sur ce gène impliqué dans la voie de signalisation de façon très ciblée  effets importants sur la tumeur Ex : séquençage du génome d'une cellule tumorale  montre les gènes mutés intervenant dans les voies de signalisation  permet de définir une thérapie ciblée - développement d'outils capables d'inhiber certains oncogènes ou certaines voies de signalisation  Gleevec : molécule inhibitrice capable d'inhiber PDGF et KIT (RTK)  récepteurs fréquemment mutés dans un type de cancer  traitement avec Gleevec : arrête la progression et fait disparaitre la tumeur  Iressa : autre inhibiteur Nouvelles approches thérapeutiques - anticorps monoclonaux - inhibiteurs de RTK - inhibiteurs des voies de signalisation en aval  ex : molécule capable d'inhiber uniquement la forme mutée d'un oncogène - Malheureusement : souvent des mécanismes de résistance interviennent...