Протеїн-тирозин-фосфатаза нерецепторного типу 1

Протеїн-тирозин-фосфатаза нерецепторного типу 1 (англ. Protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 1) також відома як протеїн-тирозин-фосфатаза 1B (PTP1B) – білок, який кодується геном PTPN1, розташованим у людей на довгому плечі 20-ї хромосоми.^[3][4] Довжина поліпептидного ланцюга білка становить 435 амінокислот, а молекулярна маса — 49 967^[5]. Фермент, який є першим відкритим членом родини протеїн-тирозин-фосфатаз (PTP). PTP1B є негативним регулятором сигнального шляху інсуліну і вважається перспективною потенційною терапевтичною мішеню, зокрема, для лікування цукрового діабету 2 типу^[6]. Вона також бере участь у розвитку раку молочної залози і досліджувалася як потенційна терапевтична мішень в цьому виді раку^[7][8][9].

PTPN1
Наявні структури PDB Пошук ортологів: PDBe RCSB Список кодів PDB 1A5Y, 1AAX, 1BZC, 1BZH, 1BZJ, 1C83, 1C84, 1C85, 1C86, 1C87, 1C88, 1ECV, 1EEN, 1EEO, 1G1F, 1G1G, 1G1H, 1G7F, 1G7G, 1GFY, 1I57, 1JF7, 1KAK, 1KAV, 1L8G, 1LQF, 1NL9, 1NNY, 1NO6, 1NWE, 1NWL, 1NZ7, 1OEM, 1OEO, 1OES, 1OET, 1OEV, 1ONY, 1ONZ, 1PA1, 1PH0, 1PTT, 1PTU, 1PTV, 1PTY, 1PXH, 1PYN, 1Q1M, 1Q6J, 1Q6M, 1Q6N, 1Q6P, 1Q6S, 1Q6T, 1QXK, 1SUG, 1T48, 1T49, 1T4J, 1WAX, 1XBO, 2AZR, 2B07, 2B4S, 2BGD, 2BGE, 2CM2, 2CM3, 2CM7, 2CM8, 2CMA, 2CMB, 2CMC, 2CNE, 2CNF, 2CNG, 2CNH, 2CNI, 2F6F, 2F6T, 2F6V, 2F6W, 2F6Y, 2F6Z, 2F70, 2F71, 2FJM, 2FJN, 2H4G, 2H4K, 2HB1, 2HNP, 2HNQ, 2NT7, 2NTA, 2QBP, 2QBQ, 2QBR, 2QBS, 2VEU, 2VEV, 2VEW, 2VEX, 2VEY, 2ZMM, 2ZN7, 3A5J, 3A5K, 3CWE, 3D9C, 3EAX, 3EB1, 3EU0, 3I7Z, 3I80, 3QKP, 3QKQ, 3SME, 3ZMP, 3ZMQ, 3ZV2, 4BJO, 4I8N, 4QAH, 4QAP, 4QBE, 4QBW, 4Y14, 4ZRT
Ідентифікатори
Символи	PTPN1, PTP1B, protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 1, protein tyrosine phosphatase non-receptor type 1
Зовнішні ІД	OMIM: 176885 MGI: 97805 HomoloGene: 2119 GeneCards: PTPN1
Онтологія гена Молекулярна функція • phosphoprotein phosphatase activity • insulin receptor binding • GO:0098519, GO:0098518 phosphatase activity • ephrin receptor binding • receptor tyrosine kinase binding • zinc ion binding • GO:0001948, GO:0016582 protein binding • protein tyrosine phosphatase activity • protein phosphatase 2A binding • enzyme binding • hydrolase activity • protein kinase binding • RNA binding • cadherin binding Клітинна компонента • цитоплазма • гіалоплазма • endoplasmic reticulum membrane • мембрана • клітинна мембрана • early endosome • ендоплазматичний ретикулум • cytoplasmic side of endoplasmic reticulum membrane • sorting endosome • GO:0016023 cytoplasmic vesicle • GO:0009327 protein-containing complex Біологічний процес • regulation of endocytosis • actin cytoskeleton reorganization • GO:1901047 insulin receptor signaling pathway • negative regulation of endoplasmic reticulum stress-induced intrinsic apoptotic signaling pathway • growth hormone receptor signaling pathway via JAK-STAT • peptidyl-tyrosine dephosphorylation involved in inactivation of protein kinase activity • negative regulation of vascular endothelial growth factor receptor signaling pathway • positive regulation of protein tyrosine kinase activity • GO:0016576 protein dephosphorylation • regulation of hepatocyte growth factor receptor signaling pathway • response to endoplasmic reticulum stress • Відповідь на незгорнуті білки • regulation of intracellular protein transport • positive regulation of IRE1-mediated unfolded protein response • GO:1903105 negative regulation of insulin receptor signaling pathway • IRE1-mediated unfolded protein response • regulation of type I interferon-mediated signaling pathway • regulation of signal transduction • negative regulation of MAP kinase activity • positive regulation of receptor catabolic process • negative regulation of ERK1 and ERK2 cascade • peptidyl-tyrosine dephosphorylation • negative regulation of PERK-mediated unfolded protein response • GO:1903104 regulation of insulin receptor signaling pathway • platelet-derived growth factor receptor-beta signaling pathway • GO:0098501, GO:0098502, GO:0006286 дефосфорилювання • negative regulation of signal transduction • Unfolded Protein Response Джерела:Amigo / QuickGO
Ортологи
Види	Людина	Миша
Entrez	5770	19246
Ensembl	ENSG00000196396	ENSMUSG00000027540
UniProt	P18031	P35821
RefSeq (мРНК)	NM_002827 NM_001278618	NM_011201
RefSeq (білок)	NP_001265547 NP_002818	NP_035331
Локус (UCSC)	Хр. 20: 50.51 – 50.59 Mb	Хр. 2: 167.77 – 167.82 Mb
PubMed search	[1]	[2]
Вікідані
Див./Ред. для людей Див./Ред. для мишей

Цей білок за функціями належить до протеїнфосфатаз, фосфопротеїнів. Задіяний у такому біологічному процесі, як ацетилювання. Локалізований у мембрані, ендоплазматичному ретикулумі.

Послідовність амінокислот

10		20		30		40		50
MEMEKEFEQI		DKSGSWAAIY		QDIRHEASDF		PCRVAKLPKN		KNRNRYRDVS
PFDHSRIKLH		QEDNDYINAS		LIKMEEAQRS		YILTQGPLPN		TCGHFWEMVW
EQKSRGVVML		NRVMEKGSLK		CAQYWPQKEE		KEMIFEDTNL		KLTLISEDIK
SYYTVRQLEL		ENLTTQETRE		ILHFHYTTWP		DFGVPESPAS		FLNFLFKVRE
SGSLSPEHGP		VVVHCSAGIG		RSGTFCLADT		CLLLMDKRKD		PSSVDIKKVL
LEMRKFRMGL		IQTADQLRFS		YLAVIEGAKF		IMGDSSVQDQ		WKELSHEDLE
PPPEHIPPPP		RPPKRILEPH		NGKCREFFPN		HQWVKEETQE		DKDCPIKEEK
GSPLNAAPYG		IESMSQDTEV		RSRVVGGSLR		GAQAASPAKG		EPSLPEKDED
HALSYWKPFL		VNMCVATVLT		AGAYLCYRFL		FNSNT

A: Аланін
C: Цистеїн
D: Аспарагінова кислота
E: Глутамінова кислота
F: Фенілаланін
G: Гліцин
H: Гістидин
I: Ізолейцин
K: Лізин
L: Лейцин
M: Метіонін
N: Аспарагін
P: Пролін
Q: Глутамін
R: Аргінін
S: Серин
T: Треонін
V: Валін
W: Триптофан

Y: Тирозин

Структура і функції

PTP1B була вперше виділена з плацентарного екстракту білка організму людини^[10][11], але він експресується в багатьох тканинах^[12]. PTP1B локалізована на цитоплазматичній поверхні ЕПР^[13]. PTP1B може дефосфорилювати фосфотирозинові залишки активованої кінази рецептора інсуліну^[11][14][15]. У мишей, генетичне усунення PTPN1 проявляється в підвищеній чутливості до інсуліну^[16][17]. Кілька інших тирозинкіназ, включаючи рецептор епідермального фактора росту^[18], рецептор інсуліноподібного фактору росту 1 типу^[19], рецептор колонієстимулюючого фактору 1 типу^[20], C-Src^[21], JAK2^[22], TYK2^[22], і кіназа фокальної адгезії^[23], а також інші тирозин-фосфорилюючі білки, в тому числі BCAR1^[24], DOK1^[25], β-катенін^[26] та кортактин^[27] також були описані як субстрати PTP1B.

Перша кристалічна структура каталітичного домену PTP1B показала, що каталітичний сайт розташований в глибокій ущелині білка, утворену трьома петлями, включаючи петлю WPD із залишком Asp181, петлю pTyr із залишком Tyr46 і петлею Q із залишком Gln262^[28][29]. Петля pTyr і залишок Tyr46 розташовані на поверхні білка і, таким чином, допомагають детерміновати глибину субстрату, яку можна розмістити в щілині. Це механізм керування селективністю, субстрати, що містять більш дрібні фосфозалишки не можуть досягти ділянки каталітичної активності біля основи ущелини^[28]. Після зв'язування субстрату, PTP1B зазнає структурних змін, при яких петля WPD закривається навколо субстрату, введення стабілізуючої pi стекінг-взаємодії між ароматичними кільцями залишку фосфотирозину (pTyr) субстрату і залишку Phe182 на петлі WPD^[29].

Механізм

Фосфатазна активність PTP1B відбувається за двоступеневим механізмом^[28]. Дефосфорилювання субстрату pTyr відбувається на першій стадії, в той час як проміжні продукти ферменту розщеплюються на другій стадії. На першому етапі, здійснюється нуклеофільна атака на фосфоцентр відновленого Cys215 залишку, з подальшим подальшим протонуванням по Asp181 з отриманням нейтрального тирозинового фенолу. Активний фермент відновлюється після гідролізу тіофосфатного проміжного продукту, який полегшується за допомогою водневих зв'язків Gln262 і Asp181, які допомагають позиціонувати в молекулі води потрібний сайт нуклеофільної атаки.

Двостадійний механізм активності фосфатази PTP1B.

Регулювання

Залишок Cys215 має важливе значення для ферментативної активності PTP1B і аналогічні залишки цистеїну, необхідні для діяльності інших членів класу I PTP родини^[30]. Тіолат-аніонна форма необхідна для нуклеофільної активності, але вона сприйнятлива до окиснення активних форм кисню (ROS) в клітині, що може зробити фермент нефункціональним. Цей залишок цистеїну, як було показано, окислюється при підвищеній клітинній концентрації перекису водню (H₂O₂), що продукується у відповідь на стимулювання епідермальним фактором росту та інсуліном^[31][32][33]. Тіолат окислюється до сульфенової кислоти, яка перетворюється в сульфаніламід після реакції з сусіднім залишком Ser216^[34]. Ця модифікація залишку Cys215 запобігає його подальшому окисленню, що буде незворотним, а також індукує структурні зміни в щілині активної ділянки таким чином, що субстрати не зможуть зв'язуватися^[34][35]. Це окислення може бути скасовано шляхом відновлення глутатіоном і є одним із способів регулювання активності PTP1B^[35]. Фосфорилювання залишку Ser50 також є способом алостеричного регулювання PTP1B, а саме фосфорильований стан ферменту є неактивним^[36].

Взаємодії

Для PTPN1 було показано взаємодію з BCAR1^[24], рецептора епідермального фактора росту^[37][38], Grb2^[24][39] і IRS1^[36][39].

Клінічне значення

PTP1B має клінічне значення в лікуванні цукрового діабету 2 типу, а також раку. Дослідження проведені на мишачих моделях з нокаутом гена виявили докази важливої ролі PTP1B в регуляції передачі сигналів інсуліну і розвитку ожиріння^[16][17]. Миші, нокаутні за геном PTPN1, яких тримали на дієти з високим вмістом жирів показували стійкість до ожиріння і підвищений рівень чутливості до інсуліну в порівнянні з мишами дикого типу^[16][17]. Таким чином, конструювання і розробка інгібіторів PTP1B є галуззю досліджень для лікування цукрового діабету 2 типу та ожиріння, що стрімко розвивається^[40].

Хоча PTP1B, як правило, вивчається як регулятор обміну речовин, деякі дослідження припускають, що вона може грати певну роль в розвитку пухлини, хоча чи є вона онкогенною або онкосупресорною невідомо, оскільки є дані на підтримку обох версій. Високі концентрації АФК всередині ракових клітин, забезпечують умови для потенційної конститутивної інактивації PTP1B і це було показано на двох лініях ракових клітин людини HepG2 і А431, що до залишків Cys215 в PTP1B, то вони можуть селективно необоротно окислюватися в цих клітинних умовах, наслідком чого є втрата функціональності PTP1B^[41]. Крім того, генетична абляція PTPN1 в р53 дефіцитних мишей призвела до збільшення числа випадків лімфом і зниженням загального виживання^[42]. На противагу цьому було показано, що ген PTPN1 надлишково експресується в поєднанні з HER2 у випадках раку молочної залози^[8]. В мишачих модельних об'єктах з надекспресією HER2 в поєднанні з нокаутом PTPN1 було виявлено затримку росту пухлини і меншу кількість спостережуваних метастазів в легені припускаючи, що PTPN1 може мати онкогенну роль при раку молочної залози^[8][9].

Див. також

• Протеїн-тирозин-фосфатаза