TIE RECEPTORS

TIE РЕЦЕПТОРЫ

TIE RECEPTORS: NEW MODULATORS OF ANGIOGENIC И LYMPHANGIOGENIC RESPONSES

Nina Jones, Kristiina Iljin & Daniel J. Dumont
Nature Reviews Molecular Cell Biology2, No 4, 257-267 (2001)


Семейство Tie рецепторов и их лиганды, ангиопоетины, начинают проливать свет на то, как сосуды принимают решения - расти или регрессировать.
Во время эмбриогенеза сердечно-сосудистая система является первой системой органов, которая формируется в результате нескольких сложных процессов, связанных с координированным взаимодействием между отдельными клеточными клонами.  Эмбриональные эндотелиальные клетки создают сеть, вокруг которой сердце - а также артерии, вены и капиляры - последовательно организуются, чтобы поставлять кислород и питательные вещества развивающимся тканям  и оргнам. Во время васкулогнеза производные MESODERM предшественники эндотелиальных клеток, известные как ангиобласты, дифференцируются и собираются в дискретные  кровеносные сосуды in situ , чтобы сфоримровать первичную тубулярную сеть, которая состоит  из относительно униформных размеров эндотелиальных канальцев. Это PRIMARY CAPILLARY PLEXUS постепенно ремодулируется в результате процесса ангиогенеза, так что новые капиляры возникают из предсуществующих сосудов  и дают более сложную сосудистую сеть. Стабилизация васкулатуры происходит, когда PERIENDOTHELIAL SUPPORT CELLS, такие как гладкомышечные клетки и PERICYTES , прогрессивно рекрутируются в стенки сосудов и восстанавливается окружающий extracellular matrix (ECM). В отсутствие покрытия поддерживающими клетками незащищенные сосуды регрессируют. Рост и реграессия сосудов важны и дл явзрослых для постоянного ремоделирования репродуктивной системы женщин и для репарации тканей (Box 1).
Лимфатическая сосудистая система развивается параллельно из эмбриональных вен путем процесса, названного LYMPHANGIOGENESIS . Лимфатическая сосудистая система транспортирует тканевую жидкость, внесосудистые плазменые белки и клетки обратно в кровообращение (Рис.1). Избыток жидкости и макромолекул из компартмента STROMA сначала отводятся в лимфатические капилляры, которые отличаются от кровеносных тем, что состоят из чрезвычайно проницаемого тонкого слоя эндотелиальных клеток, который часто лишен окружающих поддерживающих клеток и базальной мембраны.  Из этих мелких лимфатических сосудов  жидкость переностся во все большие собирающие сосуды, состоящие из эдотелиального, мышечного и адвентициального слоев, и наконец, в венозное кровообрщение через торакальный проток. Движение лимфы в лимфатической системе зависит от врожденной контрактильности гладкомышечного слоя в больших кровеносных сосудах и от клапанов в просвете, препятствующих обратному току. Лимфатическая система содержит также несколько лимфоидных органов (селезенка, лимфатические узлы, миндалины и тимус), которые существенны для иммунной реакции.
Boxes
Box 1 | Angiogenesis in the adult
Endothelial cell proliferation и vascular endothelial growth factor (VEGF)-induced angiogenesis are required soon after birth for the growth of several organs и bones и in adults for hair growth (M. Detmar, personal communication). In the adult female reproductive cycle, development и endocrine function of the ovarian corpus luteum are dependent on VEGF и Ang2-regulated growth of capillary vessels. Angiogenesis is also important during placental и endometrial growth, и is crucial for the pathogenesis of endometriosis, which results from endometrial tissue implanting in the peritoneal cavity. Neovascularization also has a central function in tissue repair to promote wound healing following the release of cytokines at the wound site. Neovascularization is needed to promote tissue remodelling through angiogenesis, и the formation of arteries и collateral blood vessels when VEGF is upregulated during ischaemia. In addition to its function in normal physiological processes, angiogenesis has also been associated with several diseases including tumour growth и metastasis и, in several tumours, increased vascularization has been directly correlated with poor prognosis. Although hypoxia is the primary inducer of VEGF secretion, other growth factors produced by tumour cells, as well as mutations in tumour suppressor genes, might contribute. Neovascularization of the eye, resulting in blindness, can occur in diabetes owing to upregulation of VEGF in retinal cells. This can also occur in premature infants that have been exposed to high oxygen levels. In rheumatoid arthritis, new capillary blood vessels associated with the inflammatory condition invade the joint и destroy cartilage и in psoriasis - an inflammatory skin disease - hypervascular lesions are characterized by elongation и widening of dermal vessels.

Box 2 | Tie receptors in haematopoiesis
In addition to their expression in endothelial cells, Tie1 и Tie2 have also been detected in certain haematopoietic cell type, indicating a possible additional function for these receptors in the development of the haematopoietic system. Despite this observation, embryos lacking Tie1 have no major defects in embryonic haematopoiesis и haematopoietic cells lacking Tie1 contribute normally to haematopoietic cell populations in chimeric animals. Consistent with the idea that Tie1 might not be required for haematopoiesis, transplantation experiments have shown that all haematopoietic lineages can be established in the absence of Tie1. In contrast to the findings with Tie1, embryos lacking either Tie2 alone или both Tie1 и Tie2 are pale и anaemic. Moreover, cell-culture experiments have shown that Tie2-null embryos cannot give rise to definitive haematopoietic cells. These observations have indicated that Tie2 might be required during early haematopoiesis. Interestingly, however, haematopoietic cells derived from Tie1/Tie2 double-mutant embryos are not selected against in chimeric animals, indicating that this block in haematopoietic cell differentiation might not be cell autonomous. Instead, these findings imply that Tie2 probably establishes the proper vascular microenvironment in which haematopoiesis occurs. Endothelial cells are important in the development of haematopoietic stem cells as Ang1 can induce adhesion of Tie2-expressing haematopoietic cells to fibronectin expressed on the surface of endothelial cells и thereby enhance proliferation of haematopoietic progenitor cells. Conversely, Ang1-expressing bone marrow haematopoietic stem cells have recently been shown to recruit endothelial cells through Tie2-mediated migration, which indicates a possible novel mechanism of angiogenesis. Despite the emerging interplay between haematopoiesis и the growth of blood vessels, rescue from the vascular defects observed in mutant embryos is needed to fully characterize the haematopoietic importance of both Tie1 и Tie2.

Box 3 | Endothelial cell adhesion molecules
Endothelial cells use cell adhesion molecules such as cadherins, selectins и integrins to attach themselves to one another и to the inner lining of blood vessels. Cadherins are localized to structures known as adherens junctions, и vascular endothelial (VE)-cadherin mediates the calcium-dependent interactions between neighbouring endothelial cells. These junctions are thought to provide a mechanical barrier to interendothelial leakage, whereas tight и gap junctions control permeability to plasma proteins. The short cytoplasmic tail of VE-cadherin interacts with α-, β- и γ-catenin (plakoglobin), и this complex is co-localized with vinculin и α-actinin to link the VE-cadherin-catenin complex to the actin cytoskeleton. VE-cadherin can also signal with VEGFR-2 to mediate phosphatidylinositol-3-OH kinase (PI(3)K)/Akt-dependent endothelial cell survival. In addition to cell-cell contacts, endothelial cells adhere to the extracellular matrix (ECM) или basal lamina through interactions with cell-surface heterodimeric integrins. The ECM is a dense latticework of collagen и elastin found within a complex mixture of proteoglycans и glycoproteins, whereas the basal lamina is a meshwork of type IV collagen и many other glycoproteins. The engagement of integrins with the ECM или basal lamina causes the activation of focal adhesion kinase (FAK). Phosphorylated FAK recruits SRC which, in turn, phosphorylates FAK on additional sites, allowing the recruitment of signalling molecules such as Sos, PI(3)K, CAS и paxillin to focal adhesions. The assembly of this signalling complex contributes to the role of FAK in cell survival и cell migration. In addition to adhesion-dependent survival, endothelial cells can also respond to receptor-tyrosine-kinase-mediated survival signals transmitted from VEGFR-2 и Tie2 to Akt, и both VEGF и Ang1 allow endothelial cells to escape ANOIKIS upon detachment from the ECM.

Box 4 | Hypoxia и the angiogenic response
Angiogenesis is induced as a result of oxygen deprivation или hypoxia resulting from an imbalance between oxygen supply и the metabolic demands of tissues. Hypoxia regulates the pathophysiology of many diseases such as ischaemic cardiovascular disorders и tumour growth through induction of vascular endothelial growth factor (VEGF). Tumour hypoxia и tumour-specific genetic alterations involving oncogenes и tumour suppressor genes increase VEGF levels in neoplastic cells through stimulation of transcription by hypoxia-inducible factors 1 и 2 (HIF-1/HIF-2) и, in some cases, through increased messenger RNA stability. Under hypoxia, HIF-1α is stabilized и accumulated in the nucleus where it heterodimerizes with HIF-1β и interacts with several co-activators of transcription, resulting in transactivation of numerous target genes that are implicated in angiogenesis. HIF-2α can also form heterodimers with HIF-1β to bind to the regulatory sequences of certain hypoxia-responsive gene. HIF-1α-, HIF-1β- и HIF-2α-deficient mice die in utero as a result of vascular defects, и HIF-1α-deficient tumours show a reduced level of vascularization with slower growth. Constitutive expression of HIF-1&alpha is observed following loss of the von Hippel-Lindau tumour suppressor gene, which is associated with haemangioblastomas и highly vascularized renal cell carcinomas in patients. Interestingly, HIF-1α has also been found in a molecular complex with the p53 tumour suppressor protein и the ubiquitin ligase Mdm2, и loss of p53 decreases Mdm2-mediated degradation of HIF-1α. This observed HIF-1α stabilization might, in turn, have a role in hypoxia-induced cell death, selecting for loss of p53 in tumour cells. Other oncogenes и tumour suppressors that increase the phosphatidylinositol-3-OH kinase/Akt или mitogen-activated protein kinase pathways can also enhance HIF-1α stability и transactivation. By contrast, too much oxygen (hyperoxia) leads to excessive trimming of the vascular tree и this process has been implicated in retinopathy in premature infants, in whom vessels regress owing to endothelial cell apoptosis as a consequence of reduced VEGF levels.

Links
DATABASE LINKS
VEGF | VEGFR-1 | VEGFR-2 | VEGFR-3 | neuropilin-1 | VEGF-C | VEGF-D | angiopoietins | Tie2 | Tie1 | Ang1 | Ang4 | Ang2 | Ang3 | HIF-2 | Grb2 | MAPK | Akt | Bad | caspase-9 | nitric oxide synthase | survivin | BIR-1 | FAK | MMP-2 | Dok-R | Pak | Grb7 | Shp2 | protein kinase C | ANG2443 | aANG2B | mAng3 | cadherins | selectins | integrins | VE-cadherin | α-catenin | β-catenin | γ-catenin | vinculin | α-actinin | Sos | CAS | paxillin | HIF-1α | HIF-1β | HIF-2α | p53 | Mdm2

(Рис.1.) |  Blood и lymph vascular systems.

Endothelial cell growth factors и receptors

Сборка функциональной сосудистой системы нуждается в координированной передаче сигналов между различными факторами роста и рецепорами.  Vascular endothelial growth factor (VEGF, известный также как vascular permeability factor) выявлен как первый избирательный ангиогенный фактор для эндотелиальных клеток.  Идентифицированао 5 VEGF-type лигандов (VEGFs A–E), которые активируют 3 субнабора VEGF receptors (VEGFRs): VEGFR-1 (Flt-1), VEGFR-2 (KDR/Flk-1) и VEGFR-3 (Flt-4) (Рис.2). Neuropilin-1 также был идентифицирован как изоформ-специфичный рецептор для VEGF, этот рецептор уникален среди VEGFRs, т.к. не обладает тирозин-киназной активностью и экспрессируется широко как в эндотелиальных, так и в некоторых неэндотелиальных клетках, включая нейроны и опухолевые клетки. VEGFs, по-видимому, участвуют также в регуляции контроля роста в лимфатическом эпителии: VEGF-C и VEGF-D м. стимулировать лимфангиогенез и лимфатическое метастазирование, а их рецептор VEGFR-3 связан у человека с наследственной LYMPHOEDEMA .

(Рис.2.)  |  Structure of endothelial-cell receptor tyrosine kinases и growth factors involved in vasculogenesis, angiogenesis и lymphangiogenesis.

Помимо VEGFRs выявлено два дополнительных рецептора, известных как Tie рецепторы (Box 2), они принадлежат другому подсемейству из-за различий в структуре их домена (Рис.2). Установлено, что они обязательны для нормального развития кровеносных сосудов. Недавно выявлено второе семейство ростовых факторов, также специфичных для сосудистого эндотелия , эти уникальные лиганды известны как angiopoietins (Рис.3). Ангиопоэтины, по-видимому. связываются  исключительно с Tie2 (известным также как Tek) receptor tyrosine kinase (RTK), а лиганд для очень сходного Tie1 рецептора неизвестен. Эти лиганды, по-вдимому. оказывают противоположное действие на эндотелиальные клетки. Так, angiopoietin-1 (Ang1) и angiopoietin-4 (Ang4) функционируют как агонисты или активирующие лиганды для  Tie2, тогда как angiopoietin-2 (Ang2) и angiopoietin-3 (Ang3) ведут себя как контекст-зависимые конкурентноспособные антогонисты. Мышиный Ang3 и человеческий ANG4 являются межвидовыми ортологами, которые разошлись дальше, чем мышиный и человеческий Ang1 и Ang2, и эта структурная дивергенция ассоциирует с заметными отличиями в их функции и экспрессии.

(Рис.3.)  |  The angiopoietins.

Tie receptors in normal vessel development

Tie рецепторы, по-видимому, необходимы для ангиогенного  ремоделирования и стабилизации сосудов, которые  происходят  после инициальных васкулогенных действий  VEGFR-1 и VEGFR-2. Эмбрионы без путей передачи сигналов Tie2 погибают между эмбриональным днем 9.5 (E9.5) и E12.5 из-за недостаточности экспансии и поддержания первичной капиллярной сети. Одним из наиболее выраженных дефектов у них является неполное развитие кардиальной области, характеризующейся отслоением ENDOCARDIUM от подлежащего миокарда и отсутствием миокардиальных проекций, известных как трабекулы. Могут встречаться и обширные сосудистые геморрагии, а оставшаяся васулатура выглядит упрощенной с небольшим количеством поддерживающих клеток в областях ветвления дефицитных сосудов и уменьшенным числом эндотелиальных клеток. Эмбрионы без Tie1 также обнаруживают компромиссное поддержание сосудов из-за нарушений интеграции эндотелиальных клеток, они погибают позднее  — между E13.5 и рождением. Кардиальные морфогенез протекает нормально у Tie1-дефицитных эмбрионов, указывая тем самым, что Tie1 м.б. необходим позднее, чем Tie2. Исследование химерных особей показало, что Tie1 и Tie2 необходимы в течение всего развития эмбриональных сосудов и в статичной васкулатуре взрослых.
Эмбрионы без Tie2 или Ang1 показали, что эндотелиальные клетки неспособны собственно ассоциировать с подлежащими поддерживающими клетками. Напротив, мыши с избыточной  экспрессией имеют большие и более разветвленные сосуды, которые резистентны к leakage, индуцируемой воспалительными стимулами даже в присутствии избытка факторов проницаемости, таких как VEGF. Предполагается, что Tie2 signalling м. облегчать включение и тесное ассоциирование с соседними периэндотелиальными клетками за счет стимулирования высвобождения или активации хемоаттрактантных ростовых факторов из  эндотелиальных клеток. Неспособность соседних клеток дикого типа нормализовать дефицитные клетки указывает на клеточную автономность дефекта у двойных мутантных клеток. Возникает возможность, что снижение поступления периэндотелиальных клеток в стенки сосудов у эмбрионов с отсутствием Tie2 signalling путей м.б. вторичным по отношению к нарушению жизнеспособности эндотелия.  Очевидно, что передача сигналов Tie2 продуцирует не только секретируемый аттрактивный сигнал для периваскулярных клеток, т.к. сохраняющаяся экспрессия и фосфорилирование Tie2 в статичном взрослом эндотелии согласуется с ролью Tie2 в трансдукции постоянных стимулов выживания для эндотелиальных клеток.

Angiopoietins и vascular stability

Ангиогенное ремоделирование зрелой васкулатуры нуждается в прогессивном отделении эндотелиальных клеток  от окружающих поддерживающих клеток и эта дестабилизация м. приводить к прорастанию или регрессии сосудов. Во время разрастания сосудов это отделение делает эндотелиальные клетки доступными для дальнейших ангиогенных стимулов, таких как VEGF,  позволяя клеткам преодалевать ингибирование роста и инвазировать сосудистую стенку благодаря высвобождению протеаз, таких как из семейства matrix metalloproteinase (MMP) (Box 3). Миграция через ECM (ВКМ) и сборка эндотелиальных клеток в трубочки облегчается контактами, которые обеспечиваются молекулами клеточной адгезии, экспрессирующимися  на поверхности эндотелиальных клеток. Во время регрессии сосудов ангиогенные индукторы отсутствуют и отсоединение эндотелиальных клеток от подлежащего матрикса предшествует апоптозу. Четкий паттерн экспрессии Ang2 в местах активного ремоделирования сосудов и в сильно васкуляризированных опухолях указывает на участие Ang2 в блокаде конституитивной стабилизирующей функции Ang1, чтобы облегчить ангиогенез. Ang2 избирательно активируется в опухолевых сосудах до экспрессии  VEGF в соседних опухолевых клетках и Ang2 м. синергично действовать с VEGF, чтобы усилить неоваскуляризацию, указывая тем самым, что Ang2 м.б. агонистом при определенных микроусловиях. Ang2 способствует образованию трубочек из эндотелиальных клеток при культивировании на FIBRIN MATRICES , а Tie2, выделенный из этих Ang2-стимулированных эндотелиальных клеток является фактически активированным  (на это указывает фосфорилирование тирозина). Более того, высокая конц.  Ang2 м. индуцировать выживаемость эндотелиальных клеток с помощью механизма, открытого для Ang1.  Ang-2 также м. играть роль в лимфатическом развитии. У Ang-2 нокаутных мышей перитонеальная полость заполнена chylous асцитом, развивается тяжелая переферическая OEDEMA , а в задних конечностях и абдоминальный lymphatics выглядят нефункциональными и разорванными.

Pathological angiogenesis

Скоординированная экспресия Tie1, Tie2 и angiopoietins поддерживает сосудистую пластичность, а нарушения этой регуляции м. вносить вклад в аномальный рост сосудов.  Мутации с избыточной функцией TIE2 сопровождаются наследственными уродствами вен (Рис.4). Установлено, что одна из мутантных форм Tie2 м. уникально активировать STAT1 . Повышенная экспрессия обоих Tie1 и Tie2 обнаруживается в эндотелии новообразованных сосудов в многочисленных плоных опухолях, также при заживлении кожных ран. Некоторые линии лейкемических клеток человека такж экспрессируют Tie1 и Tie2, а также Ang1, а экспрессия  Ang2 заметно повышена в высоко ангиогенных опухолях, включая GLIOBLASTOMA и KAPOSI'S SARCOMA . Экспрессия Ang2 в эндотелиальных клетках м.б. селективно индуцирована кислородным голоданием (hypoxia, Box 4) и VEGF в областях интенсивной neovascularization. Уровень белка Tie1 также увеличивается в ответ на гипоксию и после обработки  VEGF, а Tie2 является мишению гипоксической активации с помощью эндотелиального hypoxia-inducible factor-2 (HIF-2, известного также как EPAS1/HRF). Специфическаяэкспрессия генов Tie1 и Tie2 в эндотелиальных клетках зависит от геномных регуляторных областей, включающих ETS -transcription-factor-binding сайты (Рис.5). Экспрессия этих ростовых факторов и рецепторос в васкулатуре опухолей указывает на то, что помимо VEGFR путей, Tie1 и Tie2 пути также м. участвовать в опухолевом ангиогенезе. Прерывание передачи сигналов Tie2 м. ингибировать ангиогенный рост у мышей с опухолями. Это м.б. потенциальным способом лечения опухолей, не отвечающих на  anti-VEGF терапию.

(Рис.4.)  |  Venous malformation associated with a TIE2 mutation.



(Рис.5.)  |  Regulatory elements of Tie1 и Tie2 genes.

Signalling through Tie receptors

Неспособность Tie рецепторов функционально компенсировать один другого in vivo указывает на то, что эти рецепторы обеспечивают перекрывающиеся, но независимые пути сигнальной трансдукции. Первоначально предполагалось, что Tie2 м. передавать митогенный сигнал эндотелиальным клеткам, активируя рецепторы, ассоциированные с Grb2 адапторным белком. Однако, было установлено, что  Ang1 не активирует mitogen-activated protein kinase (MAPK)  и не стимулирует пролиферацию клеток. На самом деле ангиопоэтины, по-видимому, регулируют экспансию и выживаемость сосудов.
Endothelial cell survival. Phosphatidylinositol-3-OH kinase (PI(3)K) идентифицирована как критический медиатор внеклеточных сигналов выживания, регулирующий serine–threonine kinase Akt (известной также как протеинкиназа В). Активация Akt в свою очередь стимулирует фосфорилирование и последующее ингибирование про-апоптических белков, таких как Bad и caspase-9 а в эндотелиальных клетках Akt влияет на продукцию nitric oxide через фосфорилирование nitric oxide synthase, чтобы инактивировать каспазы. Ang1 и модифицированный Ang1* химерный лиганд (Рис.3) м. облегчать PI(3)K-зависимое выживание эндотелиальных клеток через стимуляцию Akt (Рис.6). Более того, экспрессия или Akt или каталитической субъединицы PI(3)K м. индуцировать ангиогенез в CHORIOALLANTOIC MEMBRANE эмбрионов кур. Ang1*-опосредованная защита от апоптоза связана с усилением активности inhibitor of apoptosis protein (IAP) survivin. Активация PI(3)K и Akt нуждается в мультисубстратном док-сайте на Tie2, который законсервирован и в Tie1, и Tie1 м. также передавать сигнал через этот путь, чтобы обеспечивать выживание клеток. Роль этих рецепторов в обеспечении выживаемости клеток подтверждается на мышах без Tie2 и/или Tie1, у которых мутантные эндотелиальные клетки прогрессивно теряются. В отсутствие передачи сигнала Ang1 потеря контакта между эндотелиальным и гладкомышечным слоями м.б. следствием апоптоза эндотелиальных клеток.  VEGF также функционирует как сильный фактор выживаемости эндотелиальных клеток через VEGFR-2-опосредованную активацию PI(3)K и Akt, и кроме того VEGF м. усиливать анти-апоптический эффект Ang1 в эндотелиальных клетках.

(Рис.6.)  |  Tie2 signal transduction, showing the known binding partners for Tie2.

Endothelial cell migration. Во время экспансии ангиогенеза эндотелиальные клетки д. менять свою внутриклеточную архитектуру для обеспечения миграции в окружающие базальные мембраны после секреции матрикс-деградирующих протеиназ. Активация Tie2 с помощью  Ang1 стимулирует эндотелиальные клетки к миграции. Эта роль Ang1 согласуется с указаниями на то, что Tie2- и Ang1-нулевые мыши имеют ангиогенные и миграторные дефекты, проявляющиеся в отсутствии экспансии (sprouting) и ремоделирования сосудов во всем эмбрионе.  Ang1 и Ang1* стимулируют миграцию эндотелиальных клеток, разрастание и образование трубочек in vitro и Ang1* м. синергично действовать с VEGF во время sprouting ангирогенеза in vivo. Ang1-индуцироанная подвижность клеток зависит также от активности PI(3)K, ингибирование которой снижает фосфорилирование тирозина цитоскелетоного регуляторногого белка focal adhesion kinase (FAK) , а также секрецию MMP-2 (Ref. 69) (Рис. 6). Tie2 м. также рекрутировать дополнительные сигнальные молекулы, которые участвуют в клточных путях, которые  затрагивают форму и миграторные свойства клеток. Напр., Tie2-ассоциируемый docking protein Dok-R (известный также как p56Dok2 и FRIP) м. потенциировать NCK -зависимую миграцию клеток в ответ на Ang1 благодаря стимуляции p21-activated kinase (Pak) (Рис. 6). Более того, Tie2 взаимодействует с адапторным белком Grb7 и  tyrosine phosphatase SHP2 , которые способствуют миграции клеток путем ассоцииации с  активированной FAK (Рис. 6).
Tie2 regulation by phosphatases. Некоторые tyrosine phosphatases, включая Shp2, экспрессируются в эндотелиальных клетках и дифференциальное использование  этих сигнальных молекул Tie2 м. участовать в динамической регуляции рецептора. Поступлениеf Shp2 к Tie2, по-видимому. модулирует активность рецептора, т.к. нарушение этого взаимодействия вызывает усиление фосфорилирования рецептора  и гиперактивацию Akt. Помимо Shp2, эдтотелиальная клеточно-специфичная рецепторного типа фосфатаза, известная как  vascular endothelial protein tyrosine phosphatase (VE-PTP; мышиный ортолог protein tyrosine phosphatase-β, HPTPβ человека) и третья фосфатаза, известная как human cellular protein tyrosine phosphatase A (HCPTPA) ассоциируют с Tie2 (Рис. 6). Интересно, что внеклеточный домен VE-PTP содержит сериновый мотив, который участвует во взаимодействиях рецептор-лиганд. Возможно ангиопоетины могут одновременно связывать Tie2 и VE-PTP на поверхности эндотелиальных клеток, способствуя формированию Tie2/VE-PTP гетеродимеров. В этом случае VE-PTP препятствовал бы  реципрокному фосфорилированию Tie2 и гетеромеры были бы функционально неактивными. Соответсвенно, если бы этим лигандом был скорее Ang2, чем Ang1, то это м. привести к привлекательной молекулярной модели антогонистическийх свойств Ang2 (Рис.6.)Установлено, что Tie2 kinase обладает многочисленными  уникальными потенциальными механизмами само-ингибирования. Один определенный тирозиновый остаток в первом киназном домене Tie2, по-видимому, обеспечивает негативную регуляцию через ингибирование димеризации рецептора или через рекрутирование фосфатазы, такой как Shp2, которая подавляет рецепторную активность. Этот остаток заменен серином в некоторых семьях с уродствами вен и эта мутация ведет к заметному увеличению киназной активности.
Tie1 signalling mechanisms. Идентификация через Tie1 рецептор пути сигнальной трансдукции  затруднена, т.к. не найден лиганд для данного рецептора.  Однако показано, что Tie1 м. участвовать в лиганд-независимом пути передачи сигналов. Tie1протеолитически расщепляется in vivo в ответ на активацию protein kinase C, VEGF и воспалительных цитокинов, вызывая высвобождение внеклеточного домена. Оставшийся фрагмент, состоящий из трансмембранного и внутриклеточного доменов Tie1, персистирует как клеточно-ассоциированный фрагмент в течение нескольких часов и высвобождение этого фрагмента вызывает ассоциацию Tie1 с некоторыми фосфопротеинами, включая Shp2. Предполагается, что высвобождение растворимого внеклеточного домена Tie1 м. подавлять лигандом индуцированную передачу сигналов через Tie1 в эндотелиальные клетки, тогда как активация альтернативного лиганд-зависимого пути вовлекает в процесс эндодомен. Оба эти отщепленных фрагмента и Tie1 полной длины существуют как  pre-formed комплексы с Tie2 в эндотелиальных клетках, хотя Tie1, по-видимому, не является тирозин фосфорилированным и не становится  trans-фосфорилированным в ответ на активацию Tie2. Гетеродимеризация Tie1 с Tie2 м., следовательно, модулировать передачу сигналов Tie2 путем ограничения рекрутирования сигнальных  intermediates к Tie2 и предупреждения активации Tie2. Возможно, что эта гетеродимеризация  м.б. необходимой для связывания еще неидентифицированного лиганда для Tie1.
Loose ends
Модели, описывающие механизмы сигнальной трансдукции через Tie рецепторы базируются на исследованиях in vitro. Получение мышей с мутантными рецепторами, которые блокируют связывание с ключевыми нижестоящими связывающими партнерами м.б. одним из направлений исследований для определения молекулярных функций рецепторов Tie.
De Palma, M. et al. Tie2 identifies a hematopoietic lineage of proangiogenic monocytes required for tumor vessel formation and a mesenchymal population of pericyte progenitors. Cancer Cell 8, 211-226 (2005) | Article | PubMed |


Происходящие из костного мозга клетки играют ключевую роль в опухолеовм ангиогенезе. Luigi Naldini и др. ранее идентифицировали субнабор клеток, оккупирующих обухоли, которые экспрессируют angiopoietin рецептор TIE2 (TIE2-expressing monocytes, TEMs), здесь же было показано, чтоt TEMs являются самостоятельным гематопоэтическим клоном pro-angiogenic моноцитов, которые необходимы для образования кровеносных сосудов в опухолях.
Авт. получили трансгенных модельных мышей, которые экспрессировали green fluorescent protein (GFP) под контролем lentiviral вектора, содержащего регулирующие транскрипцию последовательности Tie2. Опухоли молочных желез мышей (N202), которые росли подкожно у этих мышей, экспрессировали GFP в трех клеточных популяциях: сосудистых эндотелиальных клетках (TIE2+ CD31+ CD45-), гематопоэтических TEMs (TIE2+ CD11b+ CD45+) и редкой популяции стромальных клеток (TIE2+ CD31- CD45- CD13+). Когда были получены мыши, трансгенные по thymidine kinase (TK) под контролем Tie2, а N202 опухоли возникали до воздействия ganciclovir, убивающего TK-экспрессирующие клетки, то опухоли регрессировали за счёт существенного апоптоза эндотелиальных клеток и дальнейший рост опухолей прекращался. Гематопоэтические стволовые клетки, которые также экспрессинуют TIE2, не были затронуты, т.к. у обработанных мышей гематопоэз оставался нормальным; это указывает на то, что чувствительные к ganciclovir TEMs были отличны от мультипотентных гематопоэтических предшественников.
Авт. расширили свои исследования на панкреатические опухоли, спонтанно возникающие у RIP1-Tag2 мышей, и глиомы человека, растущие orthotopically у мышей nude, всем им ,.skb предварительно трансплантировны Tie2-GFP-transduced клетки костного мозга. Они установили, что TIE2-GFP TEMs присутствуют в опухолях, а не в окружающих тканях, и что TEMs экспрессируют мощные способствующие ангиогенезу молекулы basic fibroblast growth factor, и что опухоли были сильно васкуляризированы. TEMs (окрашены зеленым на рис.) являеются незначительной фракцией моноцитов и макрофагов, инфильтрующих опухоль (blue) и часто имеют периваскулярное положение, но не экспрессируют CD31 маркет эндотелиальных клеток (red). Более того, если клетки глиомы трансплантировали мышам nude вместе с TIE2-TK клетками костного мозга, и затем обрабатывали их ganciclovir, чтобы устранить TEMs, то опухоли росли некоторое время, затем становились безсосудистыми и регрессировали.
Эти данные показывают, что активность TEM объясняет большую часть pro-angiogenic активности клеток, происходящих из костного мозга и рекрутируемых в опухоли используемых экспериментальных моделей. Следовательно, TEMs могут быть ключевыми эффекторами ангиогенного переключения. Yеобходимо дальнейшее исследование терапевтических стратегий, нацеленных на TIE2-экспрессирующие клетки в опухолях.


Сайт создан в системе uCoz