RECEPTOR
De erytropoëtinereceptor is door middel van een expressiestrategie gekloond uit een cDNA-bibliotheek van muriene erytroleukemische cellen (D’Andrea et al., 1989). Het menselijke erytropoëtine receptor gen is gelokaliseerd op chromosoom 19p (Winkelman et al., 1990). Er zijn acht exonen en zeven intronen, die coderen voor een peptide van 507 aminozuren met een molecuulgewicht van 66 kDa. In het menselijke gen coderen de exonen 1-5 voor het extracellulaire domein van 251 aminozuren, exon 6 voor een 20 aminozuren tellende membraan-overspannende a-helicale regio, en exonen 7-8 voor het cytoplasmatische domein van 236 aminozuren (Youssoufian et al., 1993). De menselijke erytropoëtine-receptor heeft geen N-gekoppelde glycosyleringsplaatsen, maar een hoge frequentie van serine- en threonineresiduen (Jones et al., 1990). Er is 82% overeenkomst tussen het menselijke en het muriene erytropoëtine. Kruiskoppeling van erytropoëtine aan het celoppervlak van erytroïde cellen heeft twee bijkomende moleculen van 85 en 100 kDa aan het licht gebracht die niet worden herkend door anti-p66 antilichamen (D’Andrea en Zon, 1990; Mayeux et al., 1991). Hun functie moet echter nog worden vastgesteld.
De erytropoëtine-receptor behoort tot de type 1 familie van enkel-transmembraan cytokine-receptoren. Deze familie deelt een geconserveerd extracellulair domein bestaande uit fibronectine type III (FNIII) subdomeinen, alsmede een geconserveerd α-keten cytoplasmatisch box 1 motief dat selectief bindt aan Janus kinasen (JAK) (Bazan, 1990b). De extracellulaire regio van de erytropoëtine receptor bevat twee FNIII-subdomeinen (D1 en D2), die een L-vorm vormen, waarbij de lange as van elk domein in een hoek van ongeveer 90° staat ten opzichte van de andere as. Het NH2-terminale D1 domein bestaat uit vier-op-vier a-strengen, en het D2 domein uit zeven aniparallelle a-strengen (Livnah et al., 1996). Het D1 domein vormt een h-type vouwing met een hybride FNIII/immunoglobine-achtige topologie, en twee distale paren van cysteïneresiduen vormen disulfidebruggen. Het membraan proximale D2 domein vouwt zich met een standaard s-type FNIII topologie, en bevat een geconserveerd WSXWS motief (d.w.z. tryptofaan-serine-enkel aminozuur-tryptofaan-serine), dat belangrijk is voor de erytropoëtine receptor vouwing (Quelle et al., 1992). D1 en D2 domeinen dragen samen zes lussen bij voor erytropoëtine interacties. Het cytoplasmatische gebied dat rijk is aan de aminozuren proline, glutamine, en aspartase bevat een box 1 domein (residuen 257-264) dat specifiek is voor JAK2 (Zhuang et al., 1994; Jiang et al, 1996), een box 2-domein (residuen 303-313), en acht fosfotyrosineplaatsen (Tyr 343, 401, 429, 431, 443, 460, 464, 479) die bemiddelen bij het rekruteren van Src homology-2 (SH2) domein-coderende effectoren. Een verlengde box2 (residuen 329-372) is essentieel voor binding van de tyrosine kinase receptor KIT na activering door zijn ligand en veroorzaakt tyrosine fosforylering van de erytropoëtine receptor hetgeen wijst op een functionele interactie tussen beide receptoren (Wu et al., 1995a). Erytropoëtine activeert de erytropoëtine-receptor door dimerisatie (Philo et al., 1996). Eén p66 molecuul bindt erytropoëtine met hoge affiniteit (Kd ongeveer 1 nM), het andere met een lagere affiniteit (Kd ongeveer 2 μM). Met behulp van mutaties en deleties zijn de actieve plaatsen van erytropoëtine in kaart gebracht (Boissel et al., 1993; Wen et al., 1994; Elliott et al., 1997). Bivalente, maar niet monovalente monoklonale antilichamen gericht tegen het extracellulaire domein van de erytropoëtine-receptor induceren proliferatie van erytropoëtine-afhankelijke cellijnen en de vorming van BFU-E, hetgeen wijst op een activering van de receptor via zijn dimerisatie (Elliot et al., 1996). Hetzelfde effect kan worden verkregen met behulp van kleine erytropoëtische peptiden (EMP’s) (Livnah et al., 1996; Wrighton et al., 1996). Hoewel EMP’s geen sequentiehomologie met erytropoëtine gemeen hebben, binden zij zich specifiek aan de erytropoëtinereceptor. Puntmutaties in het extracellulaire domein (R129C, E132C of E133C) vormen disulfidebindingen en activeren constitutief ook de receptor (Watowich et al., 1994). Met name de mutatie van het arginine 129 residu in een cysteïne is oncogeen en induceert erytroleukemie (Longmore en Lodish, 1991). EMP33 daarentegen is in staat de receptor te dimeren, maar niet te activeren, hetgeen wijst op een essentiële rol van de conformatieverandering in de gedimeriseerde receptor voor zijn signalering (Livnah et al., 1998; Remy et al., 1999). Het bestaan van voorgevormde inactieve receptordimeren op het celoppervlak is voorgesteld, gemedieerd door de D1-D2 tussenliggende regio’s en zorgend voor een scheiding van 79 A aan de basis van hun extracellulaire domeinen (Livnah et al., 1996). Na binding van een agonist veranderen de extracellulaire receptordomeinen hun structuur in een gedefinieerde oriëntatie met een tussenruimte van 39 Å, wat een aanpassing van hun cytoplasmatische componenten oplevert en leidt tot signalering (Wilson en Jolliffe, 1999).
Naast binding van erytropoëtine kan de erytropoëtine-receptor ook door andere mechanismen worden geactiveerd. Het gp55-enveloppeiwit dat wordt gecodeerd door het murine Friend-virus induceert erytroleukemie bij muizen na binding aan en activering van de murine erytropoëtinereceptor (Wolff en Ruscetti, 1985; Li et al., 1990). Bovendien kunnen synthetische peptiden die geen enkele sequentiehomologie met erytropoëtine gemeen hebben, de erytropoëtinereceptor stimuleren (zie hieronder).