1. Описание семейства доменов BTK motif

Изучаемый в данной работе мотив назван в честь тирозинкиназы Брутона (Btk) - цитоплазматической нерецепторной тирозинкиназы, являющейся ключевым компонентом сигнального пути, активируемого B-клеточным рецептором (BCR) фосфорилируя другие белки и запуская downstream сигнальные пути (рис. 1b), такие как:

• PLCγ (фосфолипаза Cγ)

• MAPK (митоген-активируемые протеинкиназы)

• NF-κB (ядерный фактор каппа-би)

Что касается изучаемого мотива, то связывание BTK мотива с PIP3 (фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфатом) обеспечивает транслокацию киназы из цитоплазмы к плазматической мембране для фосфорилирования следующих белков в сигнальном каскаде.

Мутации в гене, кодирующем Btk, приводят к X-сцепленной агаммаглобулинемии (XLA), тяжелому иммунодефицитному заболеванию, характеризующемуся отсутствием зрелых B-клеток и низким уровнем антител в крови. Ингибиторы Btk, такие как ибрутиниб, селективно блокируют активность Btk, что приводит к гибели опухолевых B-клеток.

Обобщение информации из базы Pfam по Btk домену представлено в таблице:

Таблица 1. Общая информация про Btk домен
Таблица Информация Комментарии
AC pfam PF00779
ID pfam BTK motif
#SEED 55 full alignment: 6073
#All 8k(8000)
#SW 23
#architectures 95 Btk является членом семейства Tec тирозинкиназ (PTK). Эти киназы содержат консервативный Tec-гомологичный (TH) домен между N-концевым плекстриновым гомологичным (PH) доменом и Src-гомологичным 3 (SH3) доменом. N-концевая часть TH-домена высоко консервативна и известна как Btf-мотив, в то время как C-концевая область TH-домена содержит пролин-богатую область (PRR) и обычно участвует в белок-белковых взаимодействиях, включая взаимодействия с G-белками (рис. 1а). Полный TH-домен, содержащий как Btk-мотив, так и PRR, не был обнаружен за пределами семейства Tec; однако Btk-мотив сам по себе встречается в других белках, обычно расположенных с C-конца по отношению к PH-домену.
#3D 18 Основная функция Btk-мотива - связывание иона цинка (Zn2+). Консервативные цистеины (Cys) и гистидин (His) в мотиве координируют ион цинка, образуя структуру, известную как "цинковый палец".
Taxonomy Изучаемый домен встречается больше среди Хордовых (7k), среди Первичноротых - у Линяющих (594) и у Спиральных (198). Примечательно, что домен встречается у бактерий (Pseudomonadota), среди Красных, Гаптофитовых. Криптофитовых, Бурых водорослей, дикариомицетов и оомицетов.
#eukaryota 8324
#archaea 0
#bacteria 2
Структура Btk и сигнальные пути, в которых он участвует
Рисунок 1. Доменная архитектура Btk и сигнальные пути, в которых он участвует

2. Карта локального сходства двух белков, содержащих Btk домен

Для построения карты локального сходства были выбраны 2 белка человека с различной доменной архитектурой: Tyrosine-protein kinase ITK/TSK (Uniprot AC: Q08881) и Ras GTPase-activating protein 4 (Uniprot AC: O43374). Общая информация представлена в таблице 2:

Таблица 2. Общая информация про доменную архитектуру белков ITK/TSK и RasGAP4
Таблица Название домена/белка AC домена/белка
Доменная архитектура 1 PH
BTK
SH3_1
SH2
PK_Tyr_Ser-Thr
PF00169 -
PF00779 -
PF00018 -
PF00017 -
PF07714
Белок с архитектурой 1 Tyrosine-protein kinase ITK/TSK Q08881
Доменная архитектура 2 C2
RasGAP
PH
BTK
PF00168 - PF00168 -
PF00616 -
PF00169 -
PF00779
Белок с архитектурой 2 Ras GTPase-activating protein 4 O43374

Карта локального сходства (рис. 2) отображает сходство только на участке ~10-140 белка Q08881 и ~570-700 белка O43374, на остальных участках выравнивания нет. Это соотносится со схемой доменных архитектур (рис. 3) рассматриваемых белков с базы Pfam и подтверждает, Btk-мотив встречается в белках с разной доменной архитектурой и обычно расположен с C-конца по отношению к PH-домену.

Рисунок 2. Карта локального сходства белков ITK/TSK(Q08881) и RasGAP4(O43374)

Рисунок 3. Схема доменных архитектур белков ITK/TSK(Q08881) и RasGAP4(O43374)