線維芽細胞成長因子受容体1

線維芽細胞成長因子受容体1 （ FGFR1 ）は、 塩基性線維芽細胞成長因子受容体1 、 fms関連チロシンキナーゼ-2 /ファイファー症候群 、およびCD331としても知られ、そのリガンドが線維芽細胞成長因子ファミリーの特定のメンバーである受容体チロシンキナーゼです。 FGFR1はファイファー症候群に関連することが示されています。

遺伝子

FGFR1遺伝子は、ヒト染色体8のp11.23（すなわち8p11.23）の位置にあり、24個のエクソンを持ち、エクソン8Aまたは8Bで選択的にスプライシングされる前駆mRNAをコードし、2つのFGFR1アイソフォームをコードする2つのmRNAを生成します。 FGFR1-IIIb（FGFR1bとも呼ばれる）およびFGFR1-IIIc（FGFR1cとも呼ばれる）。これら2つのアイソフォームは異なる組織分布とFGF結合親和性を持っていますが、FGFR1-IIIbはFGFR1遺伝子の機能の大部分を担っているように見えますが、FGFR1-IIIbはわずかで冗長な機能的役割しか持っていないようです。 FGFR1遺伝子ファミリーには、FGFR2、FGFR3、FGFR4、および線維芽細胞成長因子受容体様1（FGFRL1）の4つのメンバーがあります。 FGFR2-4遺伝子と同様のFGFR1遺伝子は、その重複、他の遺伝子との融合、および点突然変異の結果として、ヒトの癌で一般的に活性化されます。したがって、それらは癌原遺伝子として分類されます。

タンパク質

受容体

FGFR1は、FGFR1に加えてFGFR2、FGFR3、FGFR4、およびFGFRL1を含む線維芽細胞成長因子受容体（FGFR）ファミリーのメンバーです。 FGFR1-4は、チロシンキナーゼ活性を持つ細胞表面膜受容体です。これらの4つの受容体の全長は、適切なリガンドに結合する3つの免疫グロブリン様ドメイン、線維芽細胞成長因子（FGF）、細胞の表面膜を通過する単一の疎水性ストレッチ、および細胞質で構成される細胞外領域で構成されますチロシンキナーゼドメイン。 FGFに結合すると、これらの受容体は他の4つのFGFRのいずれかとダイマーを形成し、ダイマーパートナーの重要なチロシン残基をクロスリン酸化します。これらの新たにリン酸化された部位は、FRS2、PRKCG、GRB2などの細胞質ドッキングタンパク質に結合し、細胞の分化、成長、増殖、長期生存、移動、その他の機能につながる細胞シグナル伝達経路を活性化します。 FGFRL1には顕著な細胞内ドメインとチロシンキナーゼ活性がありません。それはFGFと結合し、それによりFGFの作用を希釈することにより、デコイ受容体として機能し得る。 1つまたは複数のFGFRに結合して活性化する18の既知のFGRがあります：FGF1からFGR10およびFGF16からFGF23。これらのうち、FGF1からFGF6、FGF8、FGF10、FGF17、およびFGF19からFG23は、FGFR1に結合して活性化します。 FGFR1に結合するFGFは、細胞表面ヘパラン硫酸プロテオグリカンとの相互作用、およびFGF19、FGF20、およびFGR23に関して膜貫通タンパク質クロトーとの相互作用によって促進されます。

細胞の活性化

FGFR1は、適切なFGFに結合すると、 a）ホスホリパーゼC / PI3K / AKT、 b） Rasサブファミリー/ ERK、 c）プロテインキナーゼC、 d） IP3によるサイトゾルの上昇を含むシグナル伝達経路を活性化することにより、細胞応答を誘発しますCa2 +、およびe） Ca2 + /カルモジュリン活性化要素および経路。活性化される正確な経路と要素は、刺激される細胞の種類に加えて、刺激された細胞の微小環境や刺激の以前および同時の履歴などの他の要因に依存します

ホスホリパーゼC（PLCγ）のガンマアイソフォームの活性化（PLCG1およびPLCG2を参照）は、FGFR1が細胞刺激経路を活性化する1つのメカニズムを示しています。適切なFGFの結合およびその後の別のFGFRとのペアリング後、FGFR1はC末端の高度に保存されたチロシン残基（Y766）これは、PLCγタンデムnSH2およびcSH2ドメインを介してPLCγをリクルートする結合または「ドッキング」サイトを作成し、PLCγをリン酸化します。近くのホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸（PIP2）を2つの二次メッセンジャー、イノシトール1,4,5-三リン酸（IP3）およびジアシルグリセロール（DAG）に代謝する際に活性化する。これらの二次メッセンジャーは、他の細胞シグナル伝達および細胞活性化を促進するエージェント：IP3はサイトゾルのCa2 +を上昇させ、それによりさまざまなCa2 +感受性要素を上昇させますが、DAGはさまざまなプロテインキナーゼCアイソフォームを活性化します。

FGFR1キナーゼ（PDB：3GQI）との複合体におけるPLCγの2.5Å結晶構造に関する最近の出版物は、SHRドメインによるFGFR1のPLCγの動員の分子メカニズムの理解における新しい洞察を提供します。右端の図1は、c-SH2ドメインが赤、n-SH2ドメインが青、ドメイン間リンカーが黄色で着色されたPLCγ-FGFR1キナーゼ複合体を示しています。この構造には、各SH2ドメインに2つのαヘリックスと3つの逆平行βストランドを持つ典型的なSH2ドメインが含まれています。この複合体では、FGFR1キナーゼのC末端のリン酸化チロシン（pY766）は、PLCγのnSH2ドメインに優先的に結合します。 FGFR1キナーゼ上のチロシン残基766のリン酸化は、n-SH2と水素結合を形成して複合体を安定化します。結合ポケットの水素結合は、PLCγ-FGFR1キナーゼ複合体の安定化に役立ちます。示されている水分子は、アスパラギン647（N647）とアスパラギン酸768（D768）の相互作用を媒介して、n-SH2とFGFR1キナーゼ複合体の結合親和性をさらに高めます。 （図2）。活性キナーゼ立体構造のチロシン653およびチロシン654のリン酸化は、FGFR1キナーゼの活性化セグメントに大きな立体構造変化を引き起こします。スレオニン658は、FGFR1キナーゼの不活性型（図3.）から活性型（図4.）に24Å移動します。この動きにより、非活性形態の閉じた立体構造が開き、基質結合が可能になります。また、Mg 2+をAMP-PCP（ATPのアナログ）と調整するために、開いた立体構造を可能にします。さらに、活性型のpY653およびpY654は、SH2およびFGFR1キナーゼ複合体の開いた立体構造を維持するのに役立ちます。ただし、Y766のリン酸化時にY653およびY654のリン酸化がSH2ドメインをそのC末端テールに補充するのに役立つメカニズムは、とらえどころのないままです。図5は、FGFR1キナーゼの活性型と不活性型のオーバーレイ構造を示しています。図6は、リン酸化チロシン残基653と654のドットと接触を示しています。緑色のドットは、pY653とpY654と周囲の残基との非常に好ましい接触を示しています。赤いスパイクは、アクティベーションセグメント内の好ましくない連絡先を示します。この図は、PymolのMolprobity拡張によって生成されます。

• 図2. pY766の水素結合
• 図3.不活性FRFR1キナーゼの閉じた立体構造
• 図4.活性FRFR1キナーゼのオープンコンフォメーション
• 図5. FGFR1キナーゼの活性型および不活性型のオーバーレイ構造
• 図6. pY653およびpY654のドットとコンタクト
• 図7. PLC-FGFR1キナーゼ複合体のβ因子

FGFR1のチロシンキナーゼ領域は、主に荷電アミノ酸を介してPLCγのN-SH2ドメインに結合します。 N-SH2ドメイン上のアルギニン残基（R609）は、FGFR1ドメイン上のアスパラギン酸755（D755）への塩橋を形成します。界面の中央に位置する酸塩基対は互いにほぼ平行であり、非常に好ましい相互作用を示しています。 N-SH2ドメインは、N-SH2ドメインとFGFR1キナーゼ領域の間で起こる水媒介相互作用を通じて、追加の極性接触を行います。 FGFR1キナーゼ上のアルギニン残基609（R609）は、N-SH2ドメイン上のアスパラギン酸残基（D594）への塩橋も形成します。酸と塩基のペアは互いに相互作用し、複合体を安定化させる還元酸化反応を実行します（図7）。以前の研究は、これらのフェニルアラニンまたはバリンのアミノ酸を変異させることにより、FGFR1キナーゼ複合体とn-SH2ドメインの結合親和性を解明するために行われました。等温滴定熱量測定の結果は、チロシン残基のリン酸化に影響を与えることなく、複合体の結合親和性が3〜6倍減少したことを示していました。

細胞抑制

FGFR1のFGFによる活性化は、活性化されたFGFR1によるさらなる細胞刺激を減少または阻害するために、GRB2、SOS1、および/またはc-Rafと相互作用するスプラウティタンパク質SPRY1、SPRY2、SPRY3、および/またはSPRY4の活性化も刺激します上皮成長因子受容体などの他のチロシンキナーゼ受容体として。これらの相互作用は負のフィードバックループとして機能し、細胞の活性化の範囲を制限します。

関数

機能的なFgfr1遺伝子（ヒトFGFR1遺伝子のオーソログ）を欠くように遺伝子操作されたマウスは、妊娠10。5日前に子宮内で死亡します。胚は、中胚葉由来の組織と筋骨格系の発達と組織化に広範な欠陥を示します。 Fgfr1遺伝子は、胎児の構造の切断と筋肉および骨組織の形成に重要であると思われ、それにより、手足、頭蓋骨、外耳、中耳、内耳、神経管、尾、および下脊椎の正常な形成、ならびに正常な聴覚に重要です。

臨床的な意義

先天性疾患編集

がん

FGFR1遺伝子の発現における体細胞変異およびエピジェネティックな変化は、さまざまな種類の肺がん、乳がん、血液がん、およびその他のがんに発生し、それらに寄与すると考えられています。

FGFR1遺伝子の増幅（4つ以上のコピー）は、非小細胞肺癌（NSCLC）患者の9〜22％に存在します。 FGFR1の増幅は、喫煙の歴史と高い相関があり、この病気に苦しむ患者のコホートの中で唯一の最大の予後因子であることが証明されました。他の種類の肺がん患者の約1％がFGFR1の増幅を示します。

FGFR1の増幅は、エストロゲン受容体陽性の乳癌、特にルミノールサブタイプBの乳癌の約10％でも発生します。 FGFR1増幅の存在は、ホルモン遮断療法への耐性と相関しており、疾患の予後不良因子であることがわかっています。

特定のまれな血液がんでは、染色体転座または間質性欠失によるFGFR1と他のさまざまな遺伝子の融合により、キメラFGFR1融合タンパク質をコードする遺伝子が作成されます。これらのタンパク質は、FGFR1由来のチロシンキナーゼを継続的に活性化しているため、細胞の成長と増殖を継続的に刺激します。これらの変異は、骨髄系および/またはリンパ系細胞系の初期段階で発生し、循環血中好酸球の数が増加し、骨髄好酸球の数が増加した特定の種類の血液悪性腫瘍の発生および進行の原因である/または好酸球の組織への浸潤。これらの新生物は当初、好酸球増加症、好酸球増加症、骨髄性白血病、骨髄増殖性腫瘍、骨髄肉腫、リンパ性白血病、または非ホジキンリンパ腫とみなされていました。好酸球、ユニークな遺伝子突然変異、およびチロシンキナーゼ阻害薬療法に対する既知または潜在的な感受性との関連に基づいて、それらはクローン性好酸球増加症として一緒に分類されています。これらの変異は、 FGFR1遺伝子の染色体部位8p11（すなわち、11番のヒト染色体8の短腕）を、17q11（すなわち、11番のヒト染色体17の長腕）であるMYO18Aなどの別の遺伝子と接続することによって記述されますt（8; 17）（p11; q11）と注釈された融合遺伝子。これらのFGFR1変異とFGFR1Aのパートナー遺伝子の染色体位置および融合遺伝子の注釈を次の表に示します。

これらのがんは、 FGFR1遺伝子の染色体上の位置に基づいて8p11骨髄増殖性症候群と呼ばれることもあります。 ZMYM2 、 CNTRL 、およびFGFR1OP2が関与する転座は、これらの8p11症候群の最も一般的な形態です。一般に、これらの疾患のいずれかの患者の平均年齢は44歳であり、疲労、寝汗、体重減少、発熱、リンパ節腫脹、および肝臓および/または脾臓の肥大が見られます。それらは、通常、血液および骨髄の好酸球のレベルが中程度から非常に高い骨髄増殖性症候群の血液学的特徴を証明します。しかし、以下を有する患者： a） ZMYM2-FGFR1融合遺伝子は、非リンパ組織に広がるT細胞リンパ腫としてしばしば現れる 。 b） FGFR1-BCR融合遺伝子は通常、慢性骨髄性白血病として存在します。 c） CEP110融合遺伝子は、扁桃が関与する慢性骨髄単球性白血病として現れることがあります。 d） FGFR1-BCRまたはFGFR1-MYST3融合遺伝子は、好酸球増加をほとんどまたはまったく示さないことが多い。診断には、蛍光in situハイブリダイゼーションを使用した従来の細胞遺伝学が必要です。＃プローブのバリエーションおよびFGFR1の分解プローブを使用した分析。

血小板由来成長因子受容体Aまたは血小板由来成長因子受容体B融合遺伝子によって引き起こされるような好酸球を伴う他の多くの骨髄性新生物とは異なり、一般にFGFR 1融合遺伝子によって引き起こされる骨髄異形成症候群は、チロシンキナーゼ阻害剤に反応しません。積極的かつ急速に進行し、生存率を改善するために化学療法剤による治療とそれに続く骨髄移植が必要です。チロシンキナーゼ阻害剤ポナチニブは単剤療法として使用され、その後、 FGFR1-BCR融合遺伝子によって引き起こされる骨髄異形成を治療するために集中化学療法と組み合わせて使用​​されています。

リン間葉系腫瘍は、さまざまな量の「ごちゃごちゃした」石灰化マトリックスに関連する明らかに非悪性の紡錘細胞の過血管増殖を特徴としますが、これらの腫瘍の小さなサブセットは悪性の組織学的特徴を示し、臨床的に悪性の様式で挙動する可能性があります。この疾患を持つ一連の15人の患者のうち、9人がFGFR1遺伝子とqN35のヒト染色体2に位置するFN1遺伝子との融合を持つ腫瘍を持っていることがわかった。 FGFR1-FN1融合遺伝子は、再び、39人中16人（41％）のリン酸塩充満性間葉系腫瘍で同定されました。この疾患における（2; 8）（35; 11） FGFR1-FN1融合遺伝子の役割は知られていない。

FGFR1タンパク質の発現の増加は、10の10のヒト横紋筋肉腫腫瘍および4の4の横紋筋肉腫由来のヒト細胞株で検出されました。腫瘍症例には、肺胞横紋筋肉腫の6症例、胚性横紋筋肉腫の2症例、および多形性横紋筋肉腫の2症例が含まれていた。横紋筋肉腫は、未熟な骨格筋細胞前駆体、すなわち完全に分化できなかった筋芽細胞から発生する非常に悪性の癌です。 FGFR1の活性化は、分化を阻害しながら筋芽細胞を増殖させ、これらの細胞による悪性表現型の仮定につながる可能性のある二重の効果をもたらします。 10人のヒト横紋筋肉腫腫瘍は、最初のFGFR1エクソンの上流のCpG島のメチル化レベルの低下を示しました。 CpGアイランドは通常、隣接遺伝子の発現を抑制するように機能しますが、メチル化はこの抑制を抑制します。 FGFR1の上流のCpG島の低メチル化は、これらの横紋筋肉腫によるFGFR1の過剰発現と悪性行動の少なくとも一部の原因であると仮定されています。さらに、横紋筋肉腫腫瘍の単一症例は、 13q14で共増幅FOXO1遺伝子を発現し、8p11でFGFR1遺伝子、すなわちt（8; 13）（p11; q14）を発現し、キメラの形成、増幅、および悪性活性を示唆しました。この腫瘍によるFOXO1-FGFR1融合遺伝子。

FGFR1遺伝子が膀胱で見つかった場合に後天的な異常：膀胱移行上皮癌の約14％（ほとんどすべてが増幅）; 〜10％の扁平上皮細胞の頭頸部がん（〜80％の増幅、20％のその他の変異）;子宮内膜がんの約7％（半分の増幅、半分の他のタイプの突然変異）;前立腺がんの約6％（半分の増幅、半分のその他の突然変異）;卵巣乳頭漿液性嚢胞腺癌の約5％（ほとんどすべての増幅）;大腸がんの最大5％（最大60回の増幅、40％のその他の変異）;肉腫の約4％（主に増幅）。膠芽腫の3％未満（ FGFR1とTACC1 （8p11）遺伝子の融合）; 3％の唾液腺がん（すべての増幅）;他の特定のがんでは2％未満。

FGFR阻害剤

FGFR1システムに関する私たちの知識の最近の進歩により、薬物開発で使用するための経路における治療的タッチポイントを発見する試みが行われました。 FGFRを標的とした薬物は、がん細胞と内皮細胞のFGFRがそれぞれ腫瘍形成と脈管形成に関与しているため、直接的および間接的な抗がん効果を発揮します。 FGFRは、侵襲性、幹細胞性、細胞生存など、癌の多くの形態に影響を与えるため、FGFR治療薬は有効です。そのような薬物の主なものは拮抗薬です。受容体のチロシンキナーゼドメインのATP結合ポケット間に収まる小分子。 FGFR1については、TKI ATPポケットの構造の標的化のために、このような多数の小分子がすでに承認されています。これらには、ドビチニブとブリバニブが含まれます。以下の表は、FGFRを標的とする低分子化合物のIC50（ナノモル）を示しています。

遺伝的過剰増幅の結果としての乳がんおよび肺がんにおけるFGFR1異常は、それぞれドビチニブおよびポナチニブを使用して効果的に標的化されます。薬剤耐性は、FGFR標的の薬剤開発の分野で非常に重要なトピックです。 FGFR阻害剤は、パクリタキセルなどの通常の抗がん剤、およびヒトがん細胞のエトポシドに対する腫瘍感受性の増加を可能にし、それにより異常なFGFR活性化に基づく抗アポトーシスの可能性を高めます。さらに、FGFシグナル伝達阻害は、血管新生を劇的に減少させ、癌、血管新生の特徴の1つに当たり、一般的な乳癌のVEGFR-2療法後のFGF2アップレギュレーションに基づくオートクリンFGFシグナル伝達に依存するヒト腫瘍の腫瘍負荷を軽減します。このように、FGFR1は治療法と相乗的に作用して、将来の再発の潜在的な経路を排除することにより、癌のクローンの復活を遮断することができます。

さらに、FGFR阻害剤は、EGFRまたはVEGFRを標的とした治療後のFGFRで活性化された小集団のクローン進化のため、再発腫瘍に対して有効であると予測されています。 FGFR阻害剤にはヒトのがんにおける薬剤耐性を克服する作用機序が複数あるため、FGFRを標的とした治療は難治性がんの治療に有望な戦略です。

AZD4547は、第II相臨床試験（胃癌に関して）を受け、いくつかの結果を報告しています。

ルシタニブはFGFR1およびFGFR2の阻害剤であり、進行した固形腫瘍の臨床試験を受けています。

FGFR1、FGFR2、およびFGFR3の阻害剤であるDovitinib（TKI258）は、FGFR増幅乳がんに関する臨床試験を実施しています。

相互作用

線維芽細胞成長因子受容体1は、以下と相互作用することが示されています。

• FGF1、
• FRS2、
• クロトー、
• GRB14、および
• SHB。