Протеїн-тирозин-фосфатаза нерецепторного типу 1

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].

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.

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].

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

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].

• Протеїн-тирозин-фосфатаза