Сосудистый эндотелиальный фактор роста –А

VEGF-А является наиболее мощным и основным регулятором ангиогенеза и васкулогенеза. VEGF-А, высоко специфичный митоген для сосудистых эндотелиальных клеток, способствующий высвобождению белков из кровеносных сосудов, ассоциированных с опухолью. Делеции генов, кодирующих VEGF-А, приводят к серьезным дефектам и неправильному развитию сердечно-сосудистой системы. Гипоксия является главным активатором экспрессии VEGF-А и, как полагают, управляет ангиогенезом во время развития органов. С другой стороны, ограничение/уменьшение доставки VEGF-А к тканям приводит к задерживанию развития органов.

VEGF-А существует в восьми изоморфных формах: VEGF₁₂₁, VEGF₁₄₅, VEGF₁₄₈, VEGF₁₆₅, VEGF₁₈₃, VEGF₁₈₉, VEGF₂₀₆, образуемых в результате альтернативного сплайсинга мРНК, которая состоит из 8-ми экзонов. Эти изоформы отличаются в способности связывать гепарин- и гепаран-сульфат.

Рис. 1. Изоформы VEGF-А, образующиеся в результате альтернативного сплайсинга мРНК VEGF-А. Показаны домен, гомологичный PDGF (PDGF homology domain) (оранжевый), гепарин-связывающий домен (heparin-binding domain) (светло синий) и NRP связывающий домен (NRP-binding domain) (синий) (Shalini Iyer and K. Ravi Acharya 2011).

VEGF-А экспрессируется in vivo в пространственно- временной связи с физиологическим ангиогенезом, а также и с опухолевым. Экспрессия VEGF-А стимулирует образование везикуло-вакуолярных органелл, которые служат каналом для переноса белков крови в опухоли. Они формируют внесосудистый фибриновый гель, который стимулирует эндотелиальные и опухолевые клетки к пролиферации и миграции, а также помогает стромальным клеткам проникать в растущие опухоли. Взаимодействие лиганда с рецептором запускает сигнальный каскад, который в конечном итоге стимулирует рост эндотелиальных клеток сосуда, их выживание и пролиферацию (Bonnie et al., 2009).

При активации рецепторов VEGFR участвуют также «вспомогательные» белки FRS2, которые так же, как и в случае FGFR рецептора, фосфорилированные по тирозиновым и серин-треониновым остаткам, связывают адапторные белки Grb2 и Shp2 (тирозин-фосфатазу) и запускают внутриклеточную сигнальную последовательность PKCg (протеин-киназа Сg), PI3K, Src и Crk (Matsumoto and Mugishima, 2006).

Рис. 2. Связывание VEGF с рецептором VEGFR, запуск сигнальной последовательности.

Васкулярный эндотелиальный фактор роста (VEGF₁₆₅)

Изоформа VEGF₁₆₅ была первым идентифицированным членом семейства васкулярных эндотелиальных факторов роста. VEGF₁₆₅ является основным сосудистым эндотелиальным фактором роста в человеческих тканях. VEGF₁₆₅ транскрибируется в виде 191 членного полипептида, но затем сигнальные 25 первых аминокислотных остатка специфически отщепляются протеиназой. Зрелый белок состоит из 165 аминокислотных остатка первые 115 участвуют в образовании цистеинового узла и ответственны за связывание с рецептором. С концевые 25 аминокислотных остатка не участвуют в рецепторном взаимодействии, а несут сайты аффиности к гепарину (N. Ferrara, 2010).

Биологически активной формой данного белка является гомодимер, каждых мономер имеет один сайт гликозилирования (Asn 75) с молекулярной массой 19165 Да, pI 7,429, образован семью β-складчатыми листами, и двумя α-спиралями, соединенных тремя дисульфидными мостиками (Muller et al., 1997).

Рис. 3. Модель димера VEGF₁₆₅ (Muller et al., 1997).

Необычная структура внутримолекулярных цистеиновых мостиков получила название мотив «Цистеиновый узел» представленна на рис 4.

Рис.4. схема фактора роста содержащего мотив «Цистеиновый узел» (Shalini Iyer and K. Ravi Acharya 2011).

При расщеплении VEGF₁₆₅ плазмином образуются два ранее описанных домена: амино-терминальный рецептор связывающий домен (1-110 аминокислотных остатка) и С-концевой гепарин связывающий домен (C. Wiesmann et al., 1997; R.G. Keck et al., 1997).

Понимание биологических свойств сосудистого эндотелиального фактора роста и механизма рецептор опосредованного ангиогенеза открыли широкие возможности терапевтического применения VEGF, а также создание стратегий борьбы с онкологическими заболеваниями.

Биологическая роль VEGF₁₆₅

Васкулярный эндотелиальный фактор роста VEGF в особенности VEGF₁₆₅ стимулирует ангигиогенез и сосудистую проницаемость (Senger et al., 1983; Keck et al., 1989). За счёт лиганд-рецепторного взаимодействия происходит гомо или гетеро димеризация рецепторов VEGFR1 (также известного как Flk-1)и VEGFR2 (также известного как Flk-1или KDR), которая приводит к автофосфорилированию некоторых тирозиновых аминокислотных остатков цитоплазматического домена. Вдобавок VEGF рецепторы образуют гетеродимеры с семафориновыми рецепторами неофилина (NRP) 1 и 2. NRP рецепторы усиливают, но напрямую не участвуют в VEGF опосредованной сигнализации. Основным рецептором VEGF является VEGFR2, димеризация которого активирует целый ряд внутриклеточных каскадов таких как активация MAPK, фосфатидил-инозитол 3 киназы (Pl3-K), протеин киназы С (PKC), AKTи PLC путей ведущие к усилению пролиферации, миграции, MMP экспрессии, выживаемости и проницаемости эндотелиальных клеток. VEGFR1 выполняет вспомогательную функцию и не участвует в запуски сигнальных каскадов из за низкого уровня автофосфорилирования.

Рис. 5. Инициация VEGF каскада внутриклеточных сигналов (Bonnie, 2009).

Биологическая важность VEGF была продемонстрирована на модельных трансгенных мышах. Исследования показали, что удаление одного из аллелей ген Vegf или аллеля гена рецептора VEGFR-1 (Flt-1) или VEGFR-2 (KDR/Flk-1) приводит к эмбриональной летальности в следствии серьёзных нарушений в развитии сосудов (Fongetal., 1995; Shalabyetal., 1995; Carmelietetal., 1996; Ferraraetal., 1996). Тогда как сверхэкспрессия VEGF приводит к эмбриональной смертности от E12.5-14 в результате дезорганизации кровеносных сосудов, порока сердца и дефектов каронарных сосудов (Miquerol et al., 2000).

Помимо действия на эндотелиальные клетки, VEGF оказывает влияние и на другие типы клеток в зависимости от наличия VEGFR2 и VEGFR1 рецепторов. В почках гломерулогенез и функционирование почечного гломерулярного фильтра находятся под строгим (ген-зависимым) контролем VEGF (Ellen C. Breen, 2007). Последний также участвует в регенерации мышечных клеток, ремоделировании миокарда и эндохондральном костеобразовании, он действует как хемоаттрактант, мобилизующий эндотелиальные клетки костного мозга (Street and Lenehan 2009). На сегодняшний день, описано влияние VEGF на моноциты (Barleon et al., 1996; Clauss et al., 1996), макрофаги (Duyndam et al., 2002), тучные клетки (Norrby, 2002), эозинофилы (Feistritzer et al., 2004), дендритные клетки (Dikov et al., 2005), мегакариоциты (Casella et al., 2003), лимфоциты (Farahani et al., 2005), альвиолярные эпителиальные клетки второго типа (Compernolle V et al 2002) и эпителий хрусталика (Shui YB et al., 2003), гомопоэтические стволовые клетки производные косного мозга циркулирующие в кровотоке (Gerber et al., 2004; Grunewald et al., 2006; Murayama et al., 2002; Iwaguro et al., 2002). VEGFспособствует: выживанию гемопоэтических стволовых клеток, нервных клеток и лимфоцитов, дифференцировке мегакариоцитов и дендритных клеток и участвует в мобилизации клеток предшественников костного мозга. Результаты тромбоцитопении и нейтропении демонстрируют участие VEGFв регуляции уровня пролиферации тромбоцитов и лейкоцитов. VEGF также участвует в лимфоангиогенезе. Помимо его биологического действия на эндотелиальные клетки и клетки иммунной системы появляются новые сведения о его роли в росте и выживаемости нейронов. В статье (Schanzer et al., 2004) было показано, что VEGF действует на стволовые клетки нейронов in vitro и in vivo. В синоптических окончаниях и глиальных клеток экспрессируется рецептор VEGF. Патологически низкий уровень экспрессии VEGF связан с дегенерацией мотонейрона (Oosthuyse et al., 2001).

Применение васкулярного эндотелиального фактора роста VEGF₁₆₅ в медицине.

Поиск по сайту: