As JAK3 são expressas em células hematopoiéticas e epiteliais, pensa-se que o seu papel na sinalização de citocinas seja mais restrito do que outros JAKs. Ela é mais comumente expressa em células T e células NK, mas também foi encontrada em células epiteliais intestinais. O JAK3 está envolvido na transdução de sinal por receptores que empregam a cadeia gama comum (γc) da família de receptores de citocinas tipo I (por exemplo, IL-2R, IL-4R, IL-7R, IL-9R, IL-15R, e IL-21R). Mutações que revogam a função Janus kinase 3 causam um SCID autossômico (doença imunodeficiente combinada grave), enquanto a ativação de mutações Janus kinase 3 leva ao desenvolvimento de leucemia.
Além de seus papéis bem conhecidos em células T e células NK, o JAK3 foi encontrado para mediar a estimulação da IL-8 em neutrófilos humanos. A IL-8 funciona principalmente para induzir quimiotaxia nos neutrófilos e linfócitos, e o silenciamento de JAK3 inibe severamente a quimiotaxia mediada pela IL-8.
Células epiteliais intestinaisEditar
Jak3 interage com as vilosidades proteicas de ligação à actina, facilitando assim o remodelamento citoesquelético e a reparação de feridas nas mucosas. Determinantes estruturais que regulam as interacções entre o Jak3 e as proteínas citoesqueléticas da família das vilosidades / gelsolina também têm sido caracterizados. A reconstituição funcional da actividade cinase por Jak3 recombinante usando Jak3-wt ou villin/gelsolin-wt como substrato mostrou que a autofosforilação de Jak3 foi a etapa limitadora da taxa durante as interacções entre o Jak3 e as proteínas citoesqueléticas. Os parâmetros cinéticos mostraram que o Jak3 fosforilado (P) se liga à P-villin com uma constante de dissociação (Kd) de 23 nM e um coeficiente de Hill de 3,7. A ligação em pares entre mutantes Jak3 e villin mostrou que o domínio FERM de Jak3 foi suficiente para a ligação à P-villin com um Kd de 40,0 nM. No entanto, o domínio SH2 de Jak3 impediu a ligação de P-villin ao domínio FERM de proteína não fosforilada. A interação intramolecular entre os domínios FERM e SH2 de Jak3 não fosforilado impediu que Jak3 se ligasse ao vilão e a autofosforilação de Jak3 no domínio SH2 diminuiu essas interações intramoleculares e facilitou a ligação do domínio FERM ao vilão. Estas demonstram o mecanismo molecular das interações entre Jak3 e as proteínas citosqueléticas onde a fosforilação de tirosina do domínio SH2 atuou como um interruptor intramolecular para as interações entre Jak3 e as proteínas citosqueléticas.
Danos sustidos no revestimento da mucosa em pacientes com doença inflamatória intestinal (DII) facilita a translocação de micróbios intestinais para células imunes submucosas levando à inflamação crônica. A IL-2 desempenha um papel na homeostase das células epiteliais intestinais (IEC) através da regulação da proliferação IEC dependente da concentração e da morte celular. A ativação pela IL-2 levou a interações dependentes de tirosina fosforilação entre Jak3 e p52ShcA apenas em concentrações mais baixas. Concentrações maiores de IL-2 diminuíram a fosforilação de Jak3, interromperam suas interações com p52ShcA, redistribuíram Jak3 para o núcleo e induziram apoptose em IEC. A IL-2 também induziu a desregulamentação dose-dependente do jak3-mRNA. Estudos de superexpressão constitutiva e de derrubada mediada por mir-shRNA mostraram que a expressão de Jak3 era necessária para a proliferação de IEC induzida pela IL-2. Além disso, a desregulação induzida pela IL-2 do jak3-mRNA foi responsável pela maior apoptose induzida pela IL-2 na IEC. Assim, a homeostase da mucosa induzida por IL-2 através da regulação pós-tradlacional e transcripcional de Jak3.
Jak3 também está implicada na diferenciação da mucosa e predisposição à doença inflamatória intestinal em camundongos modelo. Estes estudos mostram que Jak3 é expresso na mucosa cólica de camundongos, e a perda da expressão mucosa de Jak3 resulta na redução da expressão de marcadores de diferenciação para as células tanto da linhagem enterocítica como da linhagem secretora. Ratos Jak3 KO mostraram redução da expressão de vilosidades colônicas, anidrase carbônica, mucosa secretora2 e aumento da inflamação basal do cólon, refletida pelo aumento dos níveis de citocinas pró-inflamatórias IL-6 e IL-17A no cólon, juntamente com aumento da atividade da mieloperoxidase colônica. As inflamações em camundongos com KO foram associadas ao encurtamento do comprimento do cólon, redução do comprimento do ceco, diminuição da altura da cripta e aumento da gravidade da colite induzida por dextranas sulfato de sódio. Em células epiteliais diferenciadas do cólon humano, Jak3 redistribuiu para superfícies basolaterais e interagiu com a junção de aderentes (AJ) proteína β-catenin. A expressão de Jak3 nessas células foi essencial para a localização da AJ da β-catenin e manutenção das funções da barreira epitelial. Coletivamente, estes resultados demonstram o papel essencial do Jak3 no cólon, onde facilitou a diferenciação da mucosa, promovendo a expressão de marcadores de diferenciação e o aumento das funções da barreira colônica através da localização AJ da β-catenin.
Ativação constitutiva de Janus kinase 3 (Jak3) leva a diferentes cancros, o mecanismo de regulação trans-molecular da ativação de Jak3 só é relatado recentemente. Este estudo mostrou que a auto-fosforilação de Jak3 foi o passo limitador da taxa durante a trans-fosforilação de Jak3 de Shc onde Jak3 fosforilou diretamente (P) dois resíduos de tirosina em domínio SH-2, e um resíduo de tirosina cada um em CH-1, e domínios PID de Shc. As interações diretas entre mutantes de Jak3 e Shc mostraram que enquanto o domínio FERM de Jak3 era suficiente para ligação aos domínios Shc, CH-1 e PID de Shc eram responsáveis pela ligação ao Jak3. Funcionalmente, Jak3 foi auto-fosforado sob estimulação IL-2 em células epiteliais. Entretanto, Shc recrutou a tirosina fosfatase SHP-2 e PTP-1B para Jak3 e assim desfosforilou Jak3. Assim, o estudo não só caracterizou a interação de Jak3 com Shc, mas também demonstrou o mecanismo de regulação intracelular da ativação de Jak3 onde as interações de Jak3 com Shc atuaram como um regulador da desfosforilação de Jak3 através de interações diretas de Shc tanto com Jak3 quanto com fosfatases de tirosina.
Inflamação crônica de baixo grau (CLGI) desempenha um papel fundamental na deterioração metabólica da população obesa. A expressão e ativação de Jak3 fornecem proteção contra o desenvolvimento de CLGI e complicações de saúde associadas. Estudos em modelo roedor mostram que a perda de Jak3 resulta em aumento de peso corporal, CLGI sistêmico basal, homeostase glicêmica comprometida, hiperinsulinemia e sintomas precoces de esteatose hepática. A falta de Jak3 também resulta em sintomas exagerados de síndrome metabólica pela dieta ocidental rica em gorduras. Mecanisticamente, é mostrado que o Jak3 é essencial para a redução da expressão e ativação de receptores de toll like (TLRs) na mucosa intestinal murina e células epiteliais do intestino humano, onde o Jak3 interagiu e ativou p85, a subunidade reguladora do PI3K, através da fosforilação de tirosina do substrato receptor de proteína de adaptação da insulina (IRS1). Essas interações resultaram na ativação do eixo PI3K-Akt, essencial para a redução da expressão de TLR e da ativação de NF-κB associada à TLR. Em geral, Jak3 desempenha um papel essencial na promoção da tolerância à mucosa através da supressão da expressão e limitação da ativação de TLR, prevenindo assim a CLGI intestinal e sistêmica e a obesidade associada e MetS.
Compromisso nas junções aderentes (AJs) está associado a várias doenças inflamatórias crônicas. A caracterização funcional mostrou que a autofosforilação de Jak3 foi a etapa limitadora da taxa durante a trans-fosforilação de Jak3 da β-catenin, onde Jak3 fosforilou diretamente três resíduos de tirosina, ou seja, Tyr30, Tyr64 e Tyr86 no domínio N-terminal (NTD) da β-catenin. Entretanto, a fosforilação prévia de β-catenin no Tyr654 foi essencial para a fosforilação posterior de β-catenin por Jak3. Estudos de interação indicaram que a fosforilação do Jak3 ligada à fosforilação do β-catenin com uma constante de dissociação de 0,28 μm, e embora ambos os domínios kinase e FERM (banda 4.1, ezrin, radixin e moesin) do Jak3 interagissem com o β-catenin, o domínio NTD do β-catenin facilitou suas interações com o Jak3. Fisiologicamente, a fosforilação mediada por Jak3 do domínio β-catenin suprimiu a transição epitelial-mesenchimal mediada por EGF (EMT) e facilitou as funções de barreira epitelial pela localização AJ do domínio β-catenin fosforilado através de suas interações com o domínio α-catenin. Além disso, a perda dos sites de fosforilação mediada por Jak3 em β-catenin revogou sua localização do AJ e comprometeu as funções da barreira epitelial. Juntos, este estudo não só caracterizou a interação de Jak3 com β-catenin, mas também demonstrou o mecanismo de interação molecular entre a dinâmica do AJ e o EMT pela fosforilação do NTD mediada por Jak3 de β-catenin.
Proteína Breast Cancer Resistente ao Câncer (BCRP) é um membro do ATP-cassete de ligação de proteínas transportadoras (ABC) cuja função primária é efluxar substratos ligados à membrana plasmática. As funções deficientes da barreira intestinal desempenham um papel importante na obesidade crônica associada à inflamação de baixo grau (CLGI), mas a regulação da BCRP durante a obesidade e seu papel na manutenção da função da barreira intestinal durante a obesidade associada à CLGI eram desconhecidos. Utilizando várias abordagens, incluindo ensaios de efluxo, imunoprecipitação/blotting/histoquímica, ensaio de permeabilidade paracelular, classificação celular ativada por fluorescência, ensaio de citocinas e microscopia de imunofluorescência, estudos recentes sugerem que indivíduos obesos têm comprometido as funções da BCRP intestinal e que ratos obesos induzidos pela dieta recapitulam esses resultados. Foi também demonstrado que as funções de BCRP comprometidas durante a obesidade foram devidas à perda de Janus kinase 3 (JAK3)-fosforilação mediada por tirosina de BCRP. Os resultados dos estudos indicaram que a fosforilação mediada por JAK3 da BCRP promove suas interações com a membrana localizada β-catenin essencial não apenas para a expressão da BCRP e localização da superfície, mas também para a manutenção das funções de efluxo e barreira da droga intestinal mediada pela BCRP. Foi observado que a redução da expressão de JAK3 intestinal durante a obesidade humana ou o nocaute de JAK3 no rato ou o nocaute de siRNA-mediado β-catenin nas células epiteliais do intestino humano resultam em perda significativa da expressão de BCRP intestinal e comprometimento das funções de efluxo e barreira da droga colônica. Estes resultados revelam um mecanismo de efluxo de fármaco intestinal mediado por BCRP e funções de barreira e estabelecem um papel para BCRP na prevenção da obesidade associada à CLGI tanto em humanos como em camundongos. Esses estudos têm implicações mais amplas não apenas em nossa compreensão dos mecanismos fisiológicos e fisiopatológicos das funções de barreira intestinal e das doenças inflamatórias crônicas associadas à CLGI, mas também nas características farmacocinéticas e farmacodinâmicas das formulações de drogas orais mediadas por proteína.