PTPN1

La tirosina-proteína fosfatasa no receptora tipo 1, también conocida como proteína-tirosina fosfatasa 1B (PTP1B), es una enzima que es el miembro fundador de la familia de la proteína tirosina fosfatasa (PTP). En los seres humanos, está codificada por el gen PTPN1 . ^[5] La PTP1B es un regulador negativo de la vía de señalización de la insulina y se considera un objetivo terapéutico potencial prometedor, en particular para el tratamiento de la diabetes tipo 2. ^[6] También se la ha implicado en el desarrollo del cáncer de mama y también se la ha explorado como un objetivo terapéutico potencial en esa vía. ^{[7] [8] [9]}

La PTP1B se aisló por primera vez de un extracto de proteína placentaria humana, ^{[10] [11]} pero se expresa en muchos tejidos. ^[12] La PTP1B se localiza en la cara citoplasmática del retículo endoplásmico . ^[13] La PTP1B puede desfosforilar los residuos de fosfotirosina de la quinasa del receptor de insulina activada. ^{[11] [14] [15]} En ratones, la ablación genética de PTPN1 da como resultado una mayor sensibilidad a la insulina. ^{[16] [17]} Varias otras tirosina quinasas, incluyendo el receptor del factor de crecimiento epidérmico , ^[18] el receptor del factor de crecimiento similar a la insulina 1 , ^[19] el receptor del factor estimulante de colonias 1 , ^[20] c-Src , ^[21] la quinasa Janus 2 , ^[22] TYK2 , ^[22] y la quinasa de adhesión focal ^[23] así como otras proteínas fosforiladas en tirosina, incluyendo BCAR1 , ^[24] DOK1 , ^[25] beta-catenina ^[26] y cortactina ^[27] también se han descrito como sustratos de PTP1B.

La primera estructura cristalina del dominio catalítico de PTP1B reveló que el sitio catalítico existe dentro de una hendidura profunda de la proteína formada por tres bucles que incluyen el bucle WPD con el residuo Asp181, un bucle pTyr con el residuo Tyr46 y un bucle Q con el residuo Gln262. ^{[28] [29]} El bucle pTyr y el residuo Tyr46 se encuentran en la superficie de la proteína y, por lo tanto, ayudan a determinar la profundidad que puede obtener un sustrato dentro de la hendidura. Esto actúa como un medio para impulsar la selectividad, ya que los sustratos que contienen residuos de fósforo más pequeños no pueden alcanzar el sitio de actividad catalítica en la base de la hendidura. ^[28] Tras la unión del sustrato, PTP1B sufre una modificación estructural en la que el bucle WPD se cierra alrededor del sustrato, lo que introduce interacciones de apilamiento pi estabilizadoras entre los anillos aromáticos del residuo de sustrato de fosfotirosina (pTyr) y el residuo Phe182 en el bucle WPD. ^[29]

La actividad fosfatasa de PTP1B se produce a través de un mecanismo de dos pasos. ^[28] La desfosforilación del sustrato pTyr ocurre en el primer paso, mientras que los intermediarios enzimáticos se descomponen durante el segundo paso. Durante el primer paso, hay un ataque nucleofílico en el fosfocentro por el residuo Cys215 reducido, seguido de una protonación posterior por Asp181 para producir el fenol tirosina neutro . La enzima activa se regenera después de que se hidroliza el intermediario tiofosfato, lo que se facilita por las interacciones de enlace de hidrógeno de Gln262 y Asp181 que ayudan a posicionar la molécula de agua en el sitio deseado de ataque nucleofílico.

El residuo Cys215 es esencial para la actividad enzimática de PTP1B y residuos de cisteína similares son necesarios para la actividad de otros miembros de la familia PTP Clase I. ^[30] La forma de anión tiolato es necesaria para la actividad nucleofílica pero es susceptible a la oxidación por especies reactivas de oxígeno (ROS) en la célula que harían que la enzima no sea funcional. Se ha demostrado que este residuo de cisteína se oxida bajo mayores concentraciones celulares de peróxido de hidrógeno (H ₂ O ₂ ), producido en respuesta a la señalización de EGF e insulina . ^{[31] [32] [33]} El tiolato se oxida a un ácido sulfénico , que se convierte en una sulfenilamida después de reaccionar con el residuo Ser216 adyacente. ^[34] Esta modificación del residuo Cys215 previene una mayor oxidación del residuo que sería irreversible, y también induce un cambio estructural en la hendidura del sitio activo de tal manera que los sustratos pueden no unirse. ^{[34] [35]} Esta oxidación puede revertirse a través de la reducción por glutatión y actúa como un medio para regular la actividad de PTP1B. ^[35] La fosforilación del residuo Ser50 también se ha demostrado como un punto de regulación alostérica de PTP1B, en el que el estado fosforilado de la enzima es inactivo. ^[36]

Se ha demostrado que PTPN1 interactúa con BCAR1 , ^[24] receptor del factor de crecimiento epidérmico , ^{[37] [38]} Grb2 ^{[24] [39]} e IRS1 . ^{[36] [39]} Receptor-2 del factor de crecimiento endotelial vascular ^[40] y factor de crecimiento endotelial vascular a través de PGC1-alfa / ERR-alfa ^[41]

La PTP1B tiene implicaciones clínicas en el tratamiento de la diabetes tipo 2 y el cáncer. Los estudios de eliminación de genes realizados en modelos murinos han proporcionado evidencia sustancial del papel que desempeña la PTP1B en la regulación de la señalización de insulina y el desarrollo de la obesidad . ^{[16] [17]} Los ratones knock out de PTPN1 mantenidos con dietas ricas en grasas mostraron una resistencia a la obesidad y un mayor grado de sensibilidad a la insulina en comparación con sus contrapartes de tipo salvaje . ^{[16] [17]} Como tal, el diseño y desarrollo de inhibidores de PTP1B es un campo de investigación en crecimiento para el tratamiento de la diabetes tipo 2 y la obesidad . ^[42]

Aunque PTP1B se estudia generalmente como un regulador del metabolismo, algunas investigaciones sugieren que puede tener un papel en el desarrollo de tumores, aunque no está claro si es oncogénico o supresor de tumores, ya que hay datos que respaldan ambos argumentos. Las altas concentraciones de ROS dentro de las células cancerosas proporcionan un entorno para la posible inactivación constitutiva de PTP1B y se ha demostrado en dos líneas celulares de cáncer humano HepG2 y A431 , que hasta el 40% de los residuos de Cys215 en PTP1B pueden oxidarse selectivamente de forma irreversible en estas condiciones celulares, lo que da como resultado PTP1B no funcional. ^[43] Además, la ablación genética de PTPN1 en ratones deficientes en p53 resultó en una mayor incidencia de linfomas y una disminución en las tasas de supervivencia general. ^[44] Por el contrario, se ha demostrado que el gen PTPN1 se sobreexpresa junto con HER2 en casos de cáncer de mama . ^[8] Los modelos murinos de sobreexpresión de HER2 junto con la eliminación de PTPN1 dieron como resultado un crecimiento tumoral retardado y menos metástasis observadas en el pulmón, lo que sugiere que PTPN1 puede tener un papel oncogénico en el cáncer de mama . ^{[8] [9]}

• Proteína tirosina fosfatasa