研究者已经对在促有丝分裂细胞的保护和促血管生成方面的作用进行了探索。
最近,学者们发现了在胆汁酸葡萄糖和磷酸盐平衡过程中起内分泌调节作用的亚家族所具有的重要功能,这发现引起了人们对该家族在药理学方面应用潜力的巨大兴趣。
本综述探讨了使用重组和小分子成纤维细胞生长因子受体激酶抑制剂治疗癌症和心血管疾病等传统的应用方法和新发现的在治疗代谢综合征及碱性磷酸酶过少症等疾病方面所具有的潜力。
前言根据不同的序列同源性和系统发育的规律可将哺乳动物的种成纤维细胞生长因子和,分为亚家族和,和,和,和和,和。
部分已编号的“”并未被分配到任意亚家族中,其中包括成纤维细胞生长因子同源因子以往被称为。
这些因子具有和家族很高的序列同源性,但没有激活成纤维细胞生长因子受体的能力,因此不被规类为成纤维细胞生长因子家族中的成员纤维细胞生长因子同源因子的详细介绍请参见方框是小鼠体内的人类的同源蛋白即人类小鼠。
被公认为种旁泌因子,在胚胎发育过程种的组织和器官形成中起重要作用前各亚家族的生长因子属于这类。
与此相对的,最近人们证明了,和亚家族起内分泌激素的功能,如对胆汁酸,胆固醇,葡萄糖,维生素和磷酸盐内稳调节器的作用,这种作用的发生主要依赖于靶向组织中蛋白质的存在。
与成纤维细胞生长因子信号异常相关的人类疾病早有报道。
发挥异常调控作用的成纤维细胞生长因子信号能促进病理条件的形成,其作用机制是通过使其配体突变,增加或减少其本身的作用,例如在常染色体显性遗传低磷性佝偻病中功能增加,在综合症中功能降低,在耳聋患者中功能降低,而在卡尔曼综合症患者中功能降低。
使用外源的抗体或小分子进行治疗是比较新的治疗手段,许多其它的方法也日渐被使用。
重组已在治疗化疗引起的口腔粘膜炎时使用。
未来,期望在肾脏病治疗,调节葡萄糖和磷酸盐平衡,干细胞研究,组织修复和生物工程研究,及促进血管生成中能应用。
继续努力了解成纤维细胞生长因子及其受体在结构生物学中的相互作用将在发现新的治疗方法中起到重要的推动作用。
在这篇文章中,我们简要回顾下目前成纤维细胞生长因子受体的信号方面的知识,然后集中从生物学,病理学的角度和最新药理应用发展的角度对每个配体的应用进行阐述。
信号系统所有的,除了亚家族和亚家族外,均有信号肽。
亚家族仍通过传统的内质网高尔基体分泌途径分泌到细胞外,而和亚家族则不依赖这种分泌方式。
有段同源性较高的中央核心区域,约氨基酸,包括个反向平行折叠图,序列两端为不同氨基酸和羧基末端。
般来说,的和末端尾巴的主要序列变异决定了不同生物学配体图。
成纤维细胞生长因子核心内的硫酸肝素葡聚糖结合位点是由核心区的折叠及部分和折叠组成的。
对于旁分泌的,的氨基酸形成了连成纤维细胞同源因子尽管成纤维细胞同源因子与成纤维细胞生长因子具有高度串联性及结构同源性并与肝素具高亲和性,它不能激活成纤维细胞生长因子受体。
成纤维细胞同源因子的主要结构与成纤维细胞生长因子相似他们显示相同的三叶草核心以支持条反向平行的链。
然而,在中几个关键的受体结合残基是有分歧的或堵塞的。
对于是唯的,通过去除与的连接体连接体由里的天冬酰胺酸,苏氨酸或天门冬氨酸组成的结合,从而降低与受体的结合。
此外,通过的羧基末端包裹剩余的配体的方式相互作用,阻止许多结合残基相互作用。
由于无法结合,是否把归为家族应重新给予考虑。
主要的靶点是细胞内的电压门控钠通道。
老鼠模型中突变引发系列神经系统异常,而人体内突变则与小脑异常有关。
因此,对于相关研究人员而言是个令人感兴趣的研究领域。
续的正电性表面区域。
相对的,和亚家族的包含由折叠和区域形成的隆起,使和核心骨干的亲和力降低,并导致这个亚家族的独特的内分泌特点。
配体通过结合和激活酪氨酸激酶受体家族发挥作用,这过程需要的参与。
家族有四种受体基因编码受体,所编码受体由三个免疫球蛋白样区域和区单通过跨膜区和细胞内的酪氨酸激酶域构成。
存在段富含酸性氨基酸和丝氨酸的序列,位于区和区之间,成为酸盒。
细胞外功能区的区和区是的结合区域,而区和酸盒可以发挥自动抑制和结合的作用图。
通过外显子跳跃删除中的域和或酸盒,使形成不同的异构体。
在的区后半部分的选择性剪接产生型和型异构体,这些异构体具有特殊的结合性质,主要存在于上皮细胞和间充质细胞。
上皮细胞和间充质细胞含有不用的异构体。
每种都要结合上皮或间充质细胞的,而比较特殊,可同时作用两种剪切异构体。
和受体配体二聚体结合后,激活的胞内酪氨酸激酶区域,通过转磷酸作用激活酪氨酸环路,环路的磷酸化在酪氨酸末端磷酸化后形成,然后激酶插入到近膜区。
主要的胞内作用底物是磷脂酶和作用底物。
的末端的固有酪氨酸在中,该酪氨酸为磷酸化,产生个的区结合位点,这过程需要的磷酸化和激活。
相对的,由的近膜区组成。
的磷酸化是通路和通路激活必需的。
也可通过复合物激活的胞吞作用在细胞核和细胞液中,作为内源性配体发挥作用。
特异性结合的特殊性在于其受到种和种主要,和基本序列的差异性的影响,和三者的复合物的空间关系只是短暂存在。
的剪切异构体具有组织特异性异构体在上皮组织中表达,异构体在间充质细胞组织中表达。
即可在上皮组织中表达也可在间充质细胞组织中表达,通常选择与之相反的组织的受体作用。
般来说,上皮组织中表达的会激活间充质细胞中的,反之亦然。
比较特殊,与同种的异构体都可结合。
过量表达会引起结合特性的异常,从而产生生理学病症,如在癌症中过量表达。
和及其同家族的研究发现了的末端和折叠长度的差异.,的区有两种异构体形式,会影响其结合能力。
二聚体个功能性单位包括两个的复合物紧密排列成个对称的二聚体。
每个二聚体中的配体都和受体结合,两个受体之间通过区的底部紧密结合。
每个配体通过二级受体结合位点和受体的区结合,配体结合区的氨基酸残基突变,会减少配体和受体的结合力,从而影响受体二聚体的形成和受体的信号传导。
结合和均匀的二聚体的远末端的碱性氨基酸峡谷状区域结合,从而增强蛋白和蛋白的结合力。
同时结合和,使二聚体更易生成,从而增加和稳定配体和受体的蛋白蛋白结合作用。
即能增加的复合物的稳定性,也能增加的二聚体复合物稳定性。
为了使更好的结合,还可以防止的分解,作用如同个储存罐,并且可以限定的作用范围。
有趣的是,和这两个配体在器官分化作用中的作用与其他的不同之处是由它们与其的结合力不同引起的,这两种依赖的结合分泌到细胞外液。
信号系统的调节结合蛋白是种转运蛋白,可以将转运到细胞外,从而和结合。
可以增强依赖性的成纤维细胞增殖,也可能在些癌症的发展过程中发挥其重要作用。
其它信号通路的活化因子包括纤维粘连蛋白富含亮氨酸跨膜蛋白,可以通过促分裂原活化蛋白激酶增加活性。
蛋白家族在抑制酪氨酸激酶受体信号通路中发挥重要作用,这种蛋白首先在果蝇中作为抑制剂被发现。
信号激活,通过与,生长因子受体结合蛋白和作用依次抑制的通路。
,磷酸酶是另种信号通路抑制剂,其通过脱去胞外信号调节激酶中的磷酸起到抑制的作用。
是种特异性的抑制剂,它作用于信号传导的重要位点,起到抑制效果。
成纤维细胞生长因子的结构。
的个反向折叠和氨基酸以及末端。
种根据亚家族分成若干组,图中给出了的折叠前的端氨基酸序列比对结果。
与肝素复合体蛋白库中下载,编号中的骨架叠合图。
和用骨架模式显示,肝素用模式显示红色为氧原子,蓝色为氮原子,米色为碳原子,绿色为硫原子。
两种的核心区用灰色表示。
和的肝素结合区用青色和橘黄色表示。
由图可见,相对的,结构中与结合的肝素会与的肝素结合区在空间上会产生冲突。
由于这种冲突肝素和的肝素结合区结合时必须易位,肝素和的肝素结合区无法契合,所以的肝素能力较弱,这与该亚家族独特的分泌行为有关。
图成纤维细胞生长因子受体的结构特征.成纤维细胞生长因子受体的结构示意图位于环形区域七个主要受体的序列排列,包括与条带。
垂直的绿色条带将受体左边的非拼接部分与相跟随的拼接部分分开来。
分离的络合物区域的重迭部分。
用红色显示,用紫色显示,用蓝色显示,用绿色显示,用黑色显示,用棕色显示,用粉红色显示,用灰色显示以及用青色显示。
环状区域的结构当其与分叉形式的氨基端发生作用时导致的变异是非常明显的。
这个环的可塑性是决定专性结合的主要因素。
成纤维细胞生长因子受体病理生理学与治疗成纤维细胞生长因子受体功能获得的突变与大量疾病有密切联系,比如颅缝早闭症,矮化综合症以及癌症。
大部分受体的变异是与配体无关的,但是小部分突变恰恰就表现在受体与配体结合的位点如受体的突变就发生在胞外功能区位的丝氨酸由色氨酸取代及位的脯氨酸被精氨酸取代。
这些突变会使配体的亲和力增强而导致阿佩尔综合症的出现,并且突变也会提高不相称配体的结合力。
引人注目的是引起骨骼综合症的突变通过体细胞的突变,对癌症的发展起到了作用。
此外的突变经常出现在同源的残基上并以此来解释多重病理的原因。
成纤维细胞生长因子受体至少有三种家族遗传病与的突变有关卡尔曼综合症,骨骼发育异常和法伊弗综合症。
病理状态的信号同样出现在各种恶性肿瘤中。
胶质母细胞瘤,脑肿瘤显示了激酶领域的功能增加,并且在恶性前列腺细胞中异常的活跃,在骨髓增生综合症中,与激酶结构域结合的不同蛋白发生易位,造成激酶二聚体的形成。
成纤维细胞生长因子受体在大量的颅缝早闭综合症的病人包括克鲁宗综合症和法伊弗综合症病人中,激酶结构域的突变已经得到了鉴定。
这些突变通过切断位于激酶结构域铰链区的个自动抑制的分子信号来持续地激活受体。
多数导致骨骼畸形的变异同样也在子宫内膜癌中观察到,胞外结构域的突变导致配体无关的二硫键介导的共价受体二聚化和激化些疾病的病理进程,比如克鲁宗综合症。
配体依赖型的胞外结构域的变异使得突变后的受体可以与的配体结合,这种突变导致法伊弗综合症和阿佩尔综合症的形成。
与这些综合症相关的变异同样会导致白质病症,包括胼胝体发育不全和脑室扩大。
有趣的是,通过显性负效应,可溶性能抑制成骨细胞分化,这作用在阿佩尔综合症中可以被观察到。
值得注意的是,中单核苷酸多态性与乳腺癌的的突变有关。
成纤维细胞生长因子受体受体跨
