Protein Janus kinaza 2 (JAK2) posreduje u signaliziranju nekoliko citokinskih receptora u regulaciji hematopoeze i imunoloških odgovora. Somatske mutacije u humanom JAK2 dovode do konstitutivne aktivacije i signalizacije nezavisne od citokina i leže u osnovi nekoliko hematoloških maligniteta od mijeloproliferativnih neoplazmi (MPN) do akutne leukemije i limfoma. JAK2 sadrži aktivni kinazni domen i neaktivni pseudokinazni domen. Zanimljivo je da se patogene mutacije uglavnom javljaju u regulatornom domenu pseudokinaze.
Zbog svoje kritične patogene uloge, JAK2 je postao važna terapijska meta. Četiri trenutno odobrena JAK2 inhibitora ublažavaju simptome, ali ne leče pacijenta niti utiču na preživljavanje. Ovi lekovi ciljaju na visoko očuvani kinazni domen i utiču na normalan i mutirani JAK2 i, zbog neželjenih efekata, nose upozorenje crne kutije koje ograničava njihovu upotrebu kod starijih, srčanih pacijenata i pacijenata sa rakom. Selektivna inhibicija patogenog JAK2 je ključni nerešeni cilj u otkrivanju lekova koji zahteva precizno mehaničko razumevanje regulacije aktivacije JAK2.
„Da bismo razumeli molekularnu i strukturnu osnovu fiziološke i patogene aktivacije JAK2, koristili smo mikroskopiju sa jednim molekulom i receptor eritropoetina (EpoR) kao modelni sistem.
„Za razliku od nekoliko prethodnih studija, pokazali smo da JAK2-EpoR kompleks nije prethodno formiran dimer. Umesto toga, aktivacija JAK2 se nastavlja putem dimerizacije monomera EpoR izazvane ligandom“, kaže naučni saradnik Akademije Teemu Haikarainen sa Univerziteta Tampere.
JAK2-EpoR dimerizacija je uobičajen mehanizam za normalnu i patogenu aktivaciju JAK2 mutacijama. Važno je da je nova studija otkrila da svi glavni tipovi mutacije JAK2 – egzon 12 (izazivajući veru policitemiju), V617F (80% sva tri tipa MPN) i egzon 16 (akutna limfoidna leukemija) – koriste pseudokinaznu domenu posredovanu dimerizacijom JAK2 mehanizam za aktivaciju patogena.
Detaljnija analiza mehanizama patogene aktivacije postignuta je kombinacijom rendgenske kristalografije, molekularne dinamičke simulacije i modeliranja vođenog AI. Analize su otkrile različite interfejse dimerizacije pseudokinaze za patogene mutante i pružile objašnjenje za njihove različite mehanizme aktivacije.
Štaviše, studije su pokazale da pojedinačne mutacije aminokiselina u domenu pseudokinaze izazivaju različite konformacije u JAK2 pune dužine koje mogu objasniti njihove različite kliničke prezentacije.
„Rezultati značajno proširuju naše razumevanje normalne i patogene aktivacije JAK2. Ovaj projekat je započeo pre 30 godina kada smo klonirali gen JAK2 i pokazali njegovu funkciju u signalizaciji citokina. Naše kasnije studije su se fokusirale na domen pseudokinaze i otkrile njegovu regulatornu funkciju u citokini signalizacija, i što je još važnije, pokazalo je da je domen pseudokinaze validan cilj leka.
„Verujemo da novi strukturni uvidi u molekularne promene u hiperaktivaciji JAK2 izazvane mutacijom sada otvaraju nove mogućnosti u selektivnom ciljanju domena pseudokinaze i patogene JAK2 signalizacije u različitim entitetima bolesti“, kaže profesor Olli Silvennoinen sa Univerziteta Tampere.
Istraživački članak je objavljen u Science Advances, „Molekularna osnova aktivacije JAK2 u receptoru eritropoetina i patogene JAK2 signalizacije“, a autori su Bobin George Abraham, Teemu Haikarainen, Joni Vuorio, Mikhailo Girich, Anniina T. Virtanen, Anti Kurttila, Christos Karathanasis , Mike Heilemann, Vivek Sharma, Ilpo Vattulainen i Olli Silvennoinen.
