Os receptores enzimáticos ou receptores ligados a enzimas são o segundo tipo principal de receptores de membrana celular com domínios intracelulares que estão associados a uma enzima. Em alguns casos, o domínio intracelular do próprio receptor é uma enzima. Outros receptores ligados a enzimas têm um pequeno domínio intracelular que interage diretamente com uma enzima. Esses receptores de membrana medeiam as ações de uma ampla variedade de proteínas mediadoras, incluindo fatores de crescimento e citocinas, e hormônios como a insulina e a leptina, cujos efeitos são exercidos principalmente em nível de transcrição gênica. Os receptores enzimáticos desempenham um papel na apoptose, diferenciação celular, divisão celular, crescimento celular, resposta imune, inflamação e reparo de tecidos. A estrutura dessa classe de receptores polipeptídeos é composta por três domínios principais: o domínio de ligação ao ligante, porção extracelular que permite acesso ao ligante; Domínio transmembrana, composto de uma série de aminoácidos hidrofóbicos que amarra o receptor à membrana celular; Domínio de “enzima ativa” intracelular, intrínseco ao receptor ou fortemente ligado ao domínio transmembrana. A maioria dos domínios de “enzimas ativas” são quinases que fosforilam os aminoácidos serina, treonina e tirosina das proteínas. Quando um ligante se liga ao domínio extracelular leva à dimerização de dois receptores vizinhos. Os receptores dimerizados vizinhos se auto-fosforilam e as proteínas de domínio SH2 ligam-se aos receptores fosforilados e são então fosforiladas, permitindo a continuação do sinal, levando eventualmente à transcrição do gene que leva a uma resposta.
Tipos de receptores
Os principais tipos de receptores ligados a enzimas são:
Receptor tirosina-cinase (RTK) miniaturadaimagem|540x540px|Esquema de ativação da tirosina-quinase Os receptores tirosina-cinase ou as tirosinas-cinase receptoras incluem os receptores de hormônios, como insulina; fatores de crescimento, como EGF, PDGF, NGF, FGF, VEGF; e efrinas. Com exceção do receptor de insulina, que tem cadeias α e β, essas macromoléculas consistem em cadeias polipeptídicas simples com domínios extracelulares grandes ricos em cisteína, domínios transmembrana curtos e uma região intracelular, que contém um ou dois domínios de tirosina-cinase proteica. A ativação dos receptores dos fatores de crescimento possibilita a sobrevivência, a proliferação e a diferenciação das células. A ativação dos receptores de efrinas estimula a angiogênese neuronal e a migração e o direcionamento axonais. O estado inativo dos receptores dos fatores de crescimento é monomérico; o acoplamento do ligante estimula a dimerização do receptor e a fosforilação cruzada dos domínios de cinase em diversas moléculas de tirosina. As tirosina quinases receptoras fosforilam tirosinas específicas em um pequeno conjunto de proteínas de sinalização intracelular. Uma coleção completa de proteínas de sinalização intracelular pode se ligar às fosfotirosinas em tirosina quinases receptoras ativadas (ou em proteínas de acoplamento especiais, como IRS-1) para ajudar a retransmitir o sinal adiante. Algumas proteínas acopladas são enzimas, como a fosfolipase C-γ (PLC-γ), que funciona da mesma maneira que a fosfolipase C-β - ativando a via de sinalização de fosfolipídio inositol. Por meio dessa via, as tirosina quinases receptoras podem aumentar os níveis de Ca2 + citosólico. Com muito mais frequência, esses receptores dependem mais das cadeias de retransmissão das interações proteína-proteína. Por exemplo, outra enzima que se fixa nesses receptores é a tirosina quinase Src citoplasmática, que fosforila outras proteínas sinalizadoras nas tirosinas. Outra ainda é a fosfatidilinositol 3′-quinase (PI 3-quinase), que gera moléculas lipídicas específicas na membrana plasmática para atrair outras proteínas de sinalização. Embora as proteínas de sinalização intracelular que se ligam a fosfotirosinas em tirosina quinases receptoras ativadas e proteínas de docking tenham estruturas e funções variadas, elas geralmente compartilham domínios de ligação de fosfotirosina altamente conservados. Estes podem ser domínios SH2 (para a região de homologia Src, porque foi primeiro encontrada na proteína Src) ou, menos comumente, domínios PTB (para ligação de fosfotirosina). Ao reconhecer tirosinas fosforiladas específicas, esses pequenos domínios servem como módulos que permitem que as proteínas que os contêm se liguem a tirosina quinases receptoras ativadas, bem como a muitas outras proteínas de sinalização intracelular que foram transitoriamente fosforiladas em tirosinas. Muitas proteínas de sinalização também contêm outros módulos de proteína que lhes permitem interagir especificamente com outras proteínas como parte do processo de sinalização. Estes incluem o domínio SH3 (novamente, assim chamado porque foi descoberto pela primeira vez em Src), que se liga a motivos ricos em prolina em proteínas intracelulares. As subclasses desses receptores incluem: Receptores de fator de crescimento epidérmico, receptores de insulina, receptores de fator de crescimento de nervo [NGF] e receptores tipo Toll [TLRs].
miniaturadaimagem|509x509px|Sinalização da via do EFGRReceptores de fator de crescimento epidérmico [EGFR, ErbB1, HER1]- Esta subclasse RTK é ativada pelo fator de crescimento epidérmico resultando na divisão celular que leva ao crescimento, proliferação e diferenciação celular. Esses receptores são encontrados em níveis anormalmente elevados na superfície de vários tipos de células cancerosas, permitindo que essas células se multipliquem excessivamente. A família RTK do fator de crescimento epidérmico consiste em quatro membros: EGFR (ErbB1, HER1), ErbB2 (HER2, em roedores), ErbB3 (HER3) e ErbB4 (HER4). Estes receptores estruturalmente relacionados são glicoproteínas transmembranares de cadeia simples que consistem em um ectodomínio de ligação ao ligante extracelular, um domínio transmembranar, uma curta seção justamembrana, um domínio tirosina quinase e uma cauda C-terminal contendo tirosina. A ligação do ligante solúvel ao ectodomínio do receptor promove a formação de homo e heterodímero entre os receptores. A dimerização do receptor é essencial para a ativação do domínio tirosina quinase intracelular e fosforilação da cauda C-terminal. Resíduos de fosfotirosina então ativam, diretamente ou através de proteínas adaptadoras, componentes a jusante das vias de sinalização, incluindo Ras / MAPK, PLCγ1 / PKC, PI quinase / Akt e vias STAT. EGFR e ErbB4 podem ser considerados como receptores totalmente funcionais com a capacidade de ligar ligantes e autofosforilar caudas C-terminais através de domínios funcionais de tirosina quinase intracelulares. ErbB2, no entanto, é único por não ter nenhum ligante conhecido, mas é o parceiro de dimerização preferido para outros EGFRs. ErbB3 também é único, pois não tem atividade intrínseca da tirosina quinase, mas pode transduzir sinais por meio da interação com os receptores ativos da quinase, a saber, EGFR, ErbB2 e ErbB4. Embora todos os receptores ErbB tenham sido localizados no núcleo, ErbB4 é notável por uma capacidade convincente de transduzir diretamente sinais extracelulares para o núcleo através da liberação do domínio intracelular por uma clivagem de protease dupla dependente de ligante do receptor. Os estudos cristalográficos dos membros da família EGFR forneceram mais informações sobre a biologia dos receptores e ajudaram a elucidar a base estrutural para as diferenças na função do receptor. O ectodomínio de ligação ao ligante é composto por quatro subdomínios denominados L1 (repetições 1 rica em leucina), CR1 (1 rica em cisteína), L2 e CR2 (alternativamente I - IV). CR1 contém uma alça em gancho β essencial para a função do receptor. Estruturas de cristal de ErbB3 e ErbB4 mostram que, na forma inativa e livre de ligante, o ectodomínio assume uma conformação "amarrada" na qual a alça em gancho beta de CR1 interage com CR2 sequestrando a alça de dimerização. As estruturas do ectodomínio EGFR com EGF ou TGF-α demonstram que a ligação do ligante aos domínios L1 e L2 leva a uma mudança conformacional na qual o receptor assume uma forma estendida que expõe esta alça de dimerização e permite a interação dos ectodomínios do receptor. Um complexo 2: 2 é formado por essa interação na qual os ligantes ficam voltados para fora da face de interação dos dois ectodomínios. Consistente com a incapacidade de identificar um ligante para ErbB2, a estrutura cristalina de um ectodomínio ErbB2 truncado revela que o receptor está bloqueado na conformação estendida pronta para interagir com outros receptores. A conformação estendida abole o potencial local de ligação ao ligante fixando os domínios L1 e L2 em estreita proximidade. Os membros da família EGFR ativam as vias Ras / MAPK, PI (3) K / Akt, PLCγ1 / PKC, STAT e recentemente as vias Par6-atípicas de PKC. A fosforilação da tirosina de EGFR cria sítios de ligação para Grb2 e homologia Src 2 (Shc2), que ativam a via Ras / Raf / MAPK por meio da proliferação celular estimulando a molécula Sos. Outros receptores ErbB também ativam a via Ras / MAPK. A via PI (3) K / Akt é importante para a sobrevivência celular. A ativação de alto nível desta via através da ligação direta da subunidade p85 de PI (3) K ao receptor ativado ocorre com ErbB3 e ErbB4, pois esses receptores contêm locais de ligação a p85. EGFR também pode ativar fracamente a via PI (3) K através da proteína adaptadora Gab-1. O EGFR também é capaz de ativar o PLCγ, levando à ativação da proteína quinase C seguida pela ativação de c-Jun e MAPK, regulando a proliferação celular. STAT3 desempenha um papel importante na manutenção da polaridade e adesão das células epiteliais. A ligação de STAT3 ao EGFR ativado leva à dimerização e translocação de STAT3 para o núcleo para regular a transcrição do gene. Da mesma forma, STAT5 pode se ligar a EGFR e ErbB4. O complexo de Par6-Par3-PKC atípico é importante na organização epitelial. O complexo interage com o ErbB2 ativado, causando a dissociação do Par3 do complexo e resultando na perda da polaridade apical-basal. As células ativadas dessa maneira também apresentam aumento da proliferação e sobrevivência celular, embora os mecanismos subjacentes a todas essas mudanças ainda não tenham sido determinados.