ZNACZENIE: Fosfatazy o podwójnej specyficzności (DUSP) stanowią heterogeniczną grupę heterogeniczną grupę białkowych fosfataz tyrozynowych opartych na cysteinie, których członkowie członkowie odgrywają kluczową rolę w fizjologii komórek poprzez defosforylację fosforylacji fosfoseryny, fosfotreoniny i reszt fosfotyrozyny z białek, jak również jak również innych substratów niebiałkowych. OSTATNIE POSTĘPY: Wyłania się obraz, w którym wybrana grupa enzymów DUSP wykazuje nadekspresję lub nadaktywność, która jest związana z chorobami człowieka, zwłaszcza rakiem, co umożliwia zastosowanie terapii celowanej opartej na ich inhibicji. ich inhibicji. W ostatnich latach przeprowadzono szereg badań molekularnych i funkcjonalnych nad DUSP. zostały przeprowadzone w poprzednich latach, a wysiłki w zakresie odkrywania leków są w toku w celu w celu opracowania specyficznych i skutecznych inhibitorów enzymów DUSP. Niniejszy przegląd podsumowuje aktualny stan wiedzy na temat związków hamujących ukierunkowanych na DUSP, które należą do grupy fosfataz kinazy MAP, małych atypowych fosfataz i fosfataz podrodziny podrodzin regenerujących wątrobę, których hamowanie może być korzystne dla zapobieganie lub łagodzenie chorób u ludzi. KRYTYCZNE ZAGADNIENIA: Osiągnięcie specyficzności, siły działania i biodostępności to główne wyzwania w odkrywaniu głównych wyzwań w odkrywaniu inhibitorów DUSP dla klinik. Kliniczna związków lub alternatywnych strategii hamowania DUSP jeszcze nie nadeszła. musi jeszcze nadejść. PRZYSZŁE KIERUNKI: Konieczne są dalsze prace w celu zrozumienia podwójnej roli wielu DUSP w ludzkim raku, ich właściwości funkcjonalno-strukturalnych i zidentyfikowania ich fizjologicznych substratów. ich substratów fizjologicznych. Pomoże to we wdrożeniu terapii opartych na hamowaniu DUSP. --- Rodzina białkowych fosfataz tyrozynowych (PTP) zawiera grupę fosfataz o podwójnej specyficzności (DUSP). fosfataz o podwójnej specyficzności (DUSP), które regulują aktywność kinaz MAP (MAPK), które są kluczowymi efektorami w kontroli wzrostu i przeżycia komórek w procesach fizjologicznych i patologicznych, w tym w procesach fizjologicznych i patologicznych, w tym w nowotworach. Te fosfatazy, nazwane MKP-DUSP, obejmują fosfatazy MAPK (MKP), jak również jak również grupę niewielkich rozmiarów nietypowych DUSP strukturalnie i funkcjonalnie związanych z strukturalnie i funkcjonalnie z MKP. MKP-DUSP, w większości przypadków, są bezpośrednimi inaktywatorami MAPK poprzez defosforylację zarówno reszt regulatorowych Thr, jak i Tyr w pętli katalitycznej MAPKs pętli katalitycznej MAPK. W niektórych innych przypadkach, MKP-DUSP regulują aktywność MAPKs pośrednio, działając poprzez wcześniejsze składniki szlaków MAPK. Aktywny zaangażowanie MKP-DUSP w onkogenezę lub oporność na terapie przeciwnowotworowe jest obecnie dobrze udokumentowany, co sprawia, że poszukiwanie i walidacja inhibitorów MKP-DUSPs jest w klinicznych badaniach nad rakiem. Tutaj dokonujemy przeglądu aktualnej wiedzy na temat roli MKP-DUSP w nowotworach u ludzi, statusu rozwoju przedklinicznego i walidacji przedklinicznego rozwoju i walidacji specyficznych inhibitorów MKP-DUSP oraz potencjału MKP-DUSP jako celów dla leków przeciwnowotworowych. --- Fosfataza 1 o podwójnej specyficzności (DUSP1) defosforyluje, a tym samym reguluje aktywność kinaz MAP. aktywność kinaz MAP. W niniejszym badaniu zbadano wpływ DUSP1 na ekspresję genów zapalnych i na rozwój zapalenia indukowanego karageniną. zapalenie. Stwierdzono, że ekspresja DUSP1 była zwiększona przez LPS, a regulacja w dół obniżenie DUSP1 przez siRNA zwiększyło fosforylację p38 MAPK, podczas gdy fosforylacja JNK nie uległa zmianie w mysich makrofagach. Wywołane przez LPS interleukiny (IL)-6, czynnika martwicy nowotworu (TNF) i cyklooksygenazy-2 (COX2) były zwiększone w makrofagach pochodzących ze szpiku kostnego (BMM) z DUSP1(-/-) w porównaniu do tych pochodzących od myszy typu dzikiego. Ponadto, obniżenie DUSP1 przez siRNA zwiększyło ekspresję IL-6, TNF i COX2 w makrofagach J774 makrofagach J774, podczas gdy inhibitory p38 MAPK SB202190 i BIRB 796 hamowały ekspresję tych czynników zapalnych. ekspresję tych czynników zapalnych. In vivo, intensywność wywołana karagenem reakcja obrzęku łapy była zwiększona u myszy DUSP1 (-/-) w porównaniu do w porównaniu do zwierząt typu dzikiego. Podsumowując, DUSP1 jest ważnym negatywnym regulator ostrej odpowiedzi zapalnej poprzez ograniczenie p38 MAPK i związków które zwiększają ekspresję lub aktywność DUSP1, mogą być obiecującymi lekami przeciwzapalnymi. leki przeciwzapalne. --- TŁO: Angiopoetyna-1 (Ang-1) promuje przeżycie i migrację komórek śródbłonka komórek śródbłonka, częściowo poprzez aktywację białek aktywowanych mitogenami kinazy (MAPK) za pośrednictwem receptorów Tie-2. Fosfatazy o podwójnej specyficzności fosfatazy (DUSP) dephosphorylate fosfotyrozyna i reszty fosfoseryny/fosfotreoniny na docelowych MAPK. Mechanizmy, za pomocą których DUSP modulują aktywację MAPK w sygnalizacji receptora Ang-1/Tie-2 są nieznane w komórkach śródbłonka. komórkach śródbłonka. METODY I WYNIKI: Ekspresja różnych DUSP w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej komórek śródbłonka poddanych działaniu Ang-1. Funkcjonalne role DUSPs w indukowanej przez Ang-1 regulacji aktywacji MAPK, przeżycia komórek śródbłonka, migracji, różnicowania i przepuszczalności mierzono przy użyciu selektywnych siRNA oligo. Ang-1 różnicowo indukuje DUSP1, DUSP4 i DUSP5 w ludzkich komórkach śródbłonka żyły pępowinowej komórek śródbłonka żyły pępowinowej poprzez aktywację kinaz PI-3, ERK1/2, p38 i SAPK/JNK. Badania przesiewowe siRNA wykazały, że DUSP1 preferencyjnie defosforyluje białko p38 i bierze udział w indukowanej przez Ang-1 migrację i różnicowanie komórek. DUSP4 preferencyjnie defosforyluje ERK1/2, p38 i białka SAPK/JNK oraz, w warunkach niedoboru surowicy, jest zaangażowany w indukowaną przez Ang-1 migrację komórek, kilka efektów antyapoptotycznych i różnicowanie. DUSP5 preferencyjnie defosforyluje białka ERK1/2 i jest zaangażowany w przeżycie komórek i hamowanie przepuszczalności. WNIOSKI: DUSP1, DUSP4 i DUSP5 w różny sposób modulują szlaki sygnałowe MAPK szlaki poniżej receptorów Tie-2, podkreślając w ten sposób znaczenie tych fosfataz w angiogenezie indukowanej przez Ang-1. --- Fosfatazy białkowe o podwójnej specyficzności uczestniczą w szlakach transdukcji sygnału inaktywując kinazy białkowe aktywowane mitogenami (kinazy MAP). Te szlaki sygnałowe mają kluczowe znaczenie w regulacji wielu procesów biologicznych, w tym procesów biologicznych, w tym proliferacji, różnicowania i rozwoju komórek. rozwój. Ameba społeczna Dictyostelium discoideum posiada 14 genów kodujących dla białek zawierających regiony bardzo podobne do domeny fosfatazy białkowej o podwójnej specyficzności. fosfatazy. Jeden z tych genów, mkpB, dodatkowo koduje region podobny do domeny rodanazy, charakterystycznej dla zwierzęcych MAP w jej N-końcowym regionie. Komórki, które wykazują nadekspresję tego genu wykazują zwiększoną aktywność fosfatazy białkowej. mkpB ulega ekspresji w D. discoideum ameba podczas wzrostu, ale jest znacznie indukowany po 12 godzinach rozwoju wielokomórkowego. Chociaż ulega ekspresji we wszystkich komórkach struktur rozwojowych, mkpB mRNA jest wzbogacony w komórkach o rozmieszczeniu typowym dla komórek przednich. Komórki które wyrażają katalitycznie nieaktywny mutant MkpB rosną i agregują się jak komórki typu komórki typu dzikiego, ale wykazują znacznie upośledzony rozwój po agregacji. Ponadto Ponadto ekspresja genów specyficznych dla typu komórki jest bardzo opóźniona, co wskazuje że białko to odgrywa ważną rolę w różnicowaniu i rozwoju komórek. rozwoju. Komórki wyrażające katalitycznie nieaktywny mutant MkpB wykazują zwiększoną wrażliwość na cisplatynę, podczas gdy komórki z nadekspresją białek typu dzikiego MkpB, lub MkpA, lub zmutowane w genie kinazy MAP erkB są bardziej oporne na ten lek chemioterapeutyczny. ten lek chemioterapeutyczny, co wykazano również w ludzkich komórkach nowotworowych. --- Aktywność MAPK jest negatywnie regulowana przez członków rodziny fosfataz o podwójnej specyficzności fosfatazy (Dusp), które różnią się ekspresją, specyficznością substratową, i lokalizacją subkomórkową. Tutaj zbadaliśmy funkcję Dusp16/MKP-7 we wrodzonym układzie odpornościowym. Izoformy A1 i B1 Dusp16 były indukowalnie ulegały ekspresji w makrofagach i komórkach dendrytycznych po stymulacji receptorem Toll-podobnym stymulacja. Podejście pułapki genowej zostało wykorzystane do wygenerowania myszy z niedoborem Dusp16. Homozygotyczne myszy Dusp16tp/tp rozwijały się bez poważnych nieprawidłowości, ale umierały okołoporodowo. okołoporodowo. Komórki wątroby płodu z zarodków Dusp16tp/tp skutecznie odtworzyły przedziały limfoidalne i mieloidalne z komórkami hematopoetycznymi z niedoborem Dusp16 komórek hematopoetycznych. Jednakże, indukowana GM-CSF proliferacja progenitorów szpiku kostnego progenitorów szpiku kostnego in vitro była upośledzona pod nieobecność Dusp16. Wyzwanie in vivo z Escherichia coli LPS wywołała wyższą produkcję IL-12p40 u myszy z niedoborem z niedoborem Dusp16. In vitro, makrofagi z niedoborem Dusp16, ale nie komórki dendrytyczne, selektywnie nadeksprymowały podzbiór genów indukowanych przez TLR, w tym cytokiny IL-12. Fibroblasty z niedoborem Dusp16 wykazywały zwiększoną aktywację MAPK p38 i JNK. W makrofagach, farmakologiczne hamowanie i siRNA knockdown JNK1/2 normalizowały wydzielanie IL-12p40. Produkcja IL-10 i i jego hamujący wpływ na produkcję IL-12 pozostały niezmienione w makrofagach Dusp16tp/tp makrofagów. Podsumowując, mysi model pułapki genowej Dusp16 identyfikuje istotną rolę istotną rolę w przeżyciu okołoporodowym i ujawnia selektywną kontrolę różnicowania i produkcji cytokin w komórkach szpikowych przez fosfatazę MAPK Dusp16. --- Fosfatazy białkowe o podwójnej specyficzności (DUSP), które defosforylują zarówno fosforylują zarówno fosfoserynę/treoninę, jak i fosfotyrozynę, odgrywając istotną rolę w aktywacji immunologicznej, funkcjonowaniu mózgu i sygnalizacji wzrostu komórek. aktywacji, funkcji mózgu i sygnalizacji wzrostu komórek. Biblioteka strukturalna obejmująca całą rodzinę ludzkich DUSP została skonstruowana w oparciu o eksperymentalne określanie struktury uzupełnionej modelowaniem homologicznym. Domena katalityczna każdego DUSP ma charakterystyczne cechy w miejscu aktywnym i w rozkład ładunków powierzchniowych, co wskazuje na specyficzność interakcji substratu. Przełączenie przełączanie pętli do nici w miejscu aktywnym zachodzi w sposób specyficzny dla podtypu, wskazując, że proces przełączania jest niezbędny dla charakterystycznych interakcji substratu interakcji w odpowiednich DUSP. Kompleksowa analiza profilu profilu hamowania aktywności i geometrii miejsca aktywnego DUSP ujawniła nowość rolę struktury kieszeni aktywnej w specyficzności substratowej DUSP. A oparta na strukturze analiza odpowiedzi redoks wykazała, że dodatkowe reszty cysteiny cysteiny są ważne dla ochrony aktywności enzymu. Struktury struktury całej rodziny DUSP stanowią podstawę do zrozumienia transdukcji sygnału za pośrednictwem fosforylacji i rozwoju terapeutyków. --- Kinazy białkowe aktywowane mitogenami (MAPK) spełniają podstawowe funkcje biologiczne i są kluczowymi celami farmaceutycznymi. Regulacja MAPK jest osiągana poprzez mnóstwa białek regulatorowych, w tym aktywujących MAPKK i licznych dezaktywujących fosfataz. Chociaż wszystkie białka regulatorowe wykorzystują identyczne identyczne miejsce interakcji na MAPK, wspólną kieszeń dokującą i hydrofobową, używają one różne sekwencje motywów interakcji kinaz (KIM lub D-motif), które są obecne w liniowych, peptydowych lub dobrze pofałdowanych domenach białkowych. Niedawno wykazano, że że fosfataza DUSP10 o podwójnej specyficzności, zawierająca KIM, wykorzystuje unikalny tryb wiązania do interakcji z p38α. Tutaj opisujemy interakcję domeny wiążącej domeny wiążącej MAPK DUSP16 z p38α i pokazujemy, że pomimo przynależności do tej samej rodziny fosfataz o podwójnej specyficzności (DUSP), jej tryb interakcji różni się od tego z DUSP10. Rzeczywiście, domena wiążąca MAPK DUSP16 wykorzystuje dodatkową helisę wykorzystuje dodatkową helisę, α-helisę 4, do dalszego angażowania p38α. Prowadzi to do dodatkowej powierzchni interakcji na p38α. Razem te strukturalne i energetyczne różnice w zaangażowaniu p38α podkreślają precyzyjne dostrojenie niezbędne do osiągnięcia Specyficzność i regulacja MAPK wśród wielu białek regulatorowych. --- Kilka fosfataz o podwójnej specyficzności (DUSP), które odgrywają kluczową rolę w bezpośredniej lub pośredniej inaktywacji różnych kinaz MAP (MAPK). lub pośredniej inaktywacji różnych kinaz MAP (MAPK) zostały zaangażowane w w ludzkich nowotworach w ciągu ostatniej dekady. Doprowadziło to do rosnącego zainteresowania identyfikacją DUSP i ich specyficznych inhibitorów w celu dalszego testowania i jako celów terapeutycznych w ludzkich nowotworach. Jednakże, brak zrozumienia złożonych mechanizmów regulacyjnych i wzajemnych powiązań między szlakami sygnalizacyjnymi MAPK w połączeniu z faktem, że DUSP mogą działać jak obosieczny miecz w progresji raka, wymaga miecz w progresji raka, wymaga bardziej ostrożnego i dokładnego dokładniejszych badań. Wśród różnych typów raka mózgu, glejak wielopostaciowy (GBM) jest znany ze swojej agresywności i oporności na obecne metody leczenia. metody leczenia. Doprowadziło to do poszukiwania nowych celów molekularnych, w szczególności szczególnie tych obejmujących różne szlaki sygnałowe. DUSP wydają się być obiecującym obiecującym celem, ale potrzeba znacznie więcej informacji na temat celów DUSP i ich wpływu na GBM. potrzebne, zanim potencjalne terapie będą mogły zostać opracowane, przetestowane i zweryfikowane. Niniejszy przegląd identyfikuje i podsumowuje specyficzne role DUSP1, DUSP4, DUSP6 i DUSP26, które zostały zaangażowane w GBM. --- Fosfatazy kinaz MAP (MKP) o podwójnej specyficzności zapewniają złożoną negatywną sieć regulacyjną. sieć regulacyjną, która działa w celu kształtowania czasu trwania, wielkości i profilu czasowo-przestrzennego profil aktywności kinazy MAP w odpowiedzi na bodźce fizjologiczne i patologiczne. bodźce patologiczne. Poszczególne MKP mogą wykazywać albo wyjątkową specyficzność wobec pojedynczej izoformy kinazy białkowej aktywowanej mitogenami (MAPK) lub być w stanie regulować wiele szlaków MAPK w pojedynczej komórce lub tkance. Mogą one działać jako ujemnego sprzężenia zwrotnego aktywności MAPK, ale mogą również zapewniać mechanizmy między różnymi szlakami MAPK oraz między sygnalizacją MAPK a innymi wewnątrzkomórkowymi modułami sygnalizacyjnymi. innymi wewnątrzkomórkowymi modułami sygnalizacyjnymi. W niniejszym przeglądzie zbadaliśmy aktualny stan wiedzy w odniesieniu do regulacji poziomów ekspresji i aktywności MKP, mechanizmów aktywności, mechanizmów, dzięki którym poszczególne MKP rozpoznają i oddziałują z różnymi izoformami MAPK. izoformami MAPK oraz ich roli w przestrzenno-czasowej regulacji sygnalizacji MAPK. sygnalizacji MAPK.
Jaka jest funkcja enzymów znanych jako fosfatazy o podwójnej specyficzności (DUSP)?
DUSP (fosfatazy o podwójnej specyficzności) to heterogeniczna grupa fosfataz białkowych, które mogą defosforylować zarówno reszty fosfotyrozyny, jak i fosfoseryny/fosfotreoniny w obrębie jednego substratu. DUSP zostały uznane za główne modulatory krytycznych szlaków sygnalizacyjnych, które są rozregulowane w różnych chorobach. DUSP można podzielić na sześć podgrup na podstawie podobieństwa sekwencji, które obejmują proce, PRL (fosfatazy regenerującej się wątroby), fosfatazy Cdc14 (Cdc to cykl podziału komórki), PTEN (homologi fosfatazy i tensyny usunięte na chromosomie 10), miotubulariny, MKP (fosfatazy kinazy białkowej aktywowanej mitogenem) i nietypowe DUSP.