Protein kinaza - Biologie

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

proteine ​​kinaze

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Orzul Pangenom: Reper pe drumul către planta de sticlă

Cu aport redus de alimente, durată de viață mai lungă

Metoda fără animale prezice toxicitatea nanoparticulelor

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine ​​cunoscute

Protein kinaza

Protein kinaze sunt enzime care catalizează transferul unei grupări fosfat de la un donator (de obicei ATP) la gruparea hidroxil (OH) a lanțului lateral al unui aminoacid. Prin urmare, kinazele sunt fosforil transferaze.

Evoluția kinazelor

Potrivit lui Manning, aproximativ 2% din toate genele din codul genomului eucariot pentru kinaze. Aproximativ 518 kinaze pot fosforila 30% din toate proteinele dintr-o celulă. [1] Suma tuturor kinazelor dintr-o celulă va fi, de asemenea Kinom numit (bazat pe -omik). O clasificare bazată pe asemănările secvențelor domeniilor kinazei, funcțiile biologice cunoscute, arată 10 grupuri, 143 familii și 212 subfamilii în kinomii oamenilor, muștelor, viermilor și drojdiilor.

Funcțiile kinazelor

Fosforilarea proteinelor este un mecanism foarte important de control post-translațional în transducția semnalului celular. Aceasta include, de exemplu, reglarea activității enzimelor sau a factorilor de transcripție. Fosforilarea poate activa/inhiba proteina țintă sau poate determina localizarea subcelulară a acesteia prin schimbări de sarcină sau conformație. Efectele fiziologice ale acestor fosforilări ale proteinelor depind de substratul particular al kinazei.

Disfuncția proteinelor kinazice este cauza a numeroase boli. Prin urmare, protein kinazele sunt ținte moleculare atractive pentru intervenția medicamentelor și sunt cercetate intens de industria farmaceutică. Inhibitorii „specifici” ai protein kinazelor sunt utilizați cu succes în terapia cancerului (vezi de exemplu Imatinib în tratamentul leucemiei mieloide cronice).

Reglarea activității kinazei

Datorită influențelor de anvergură ale protein kinazelor, ele însele trebuie să fie strict reglementate. Factorii de reglementare includ:

  • Cofactori/substanțe mesager secundare (Ca 2+, IP3, AMPc etc.)
  • Proteine ​​activatoare și inhibitoare
  • Pseudo substraturi
    • Autoinhibiție (o parte a lanțului peptidic kinazic proteic acționează ca un pseudo-substrat)
    • Legarea ligandului de subunități de reglementare
  • Fosforilarea în situl activ
    • alte proteine ​​kinaze (Trans-fosforilare)
    • sine (Cis-fosforilare/auto-fosforilare)
  • Localizare subcelulară în interiorul celulei

Tipuri de proteine ​​kinaze

Majoritatea protein kinazelor fosforilează fie aminoacizii serină/treonină, fie tirozinele aromatice. Cu toate acestea, există și proteine ​​kinaze bispecifice (EC 2.7.12; de ex. MEK sau MAP2K) care pot fosforila atât reziduuri de serină/treonină, cât și tirozină.

Serina/treonina kinaze

Aceste proteine ​​kinaze (EC 2.7.11) fosforilează grupările hidroxil (grupările OH) ale aminoacizilor serină și treonină. Aceste kinaze sunt reglementate de:

  • cAMP sau cGMP
  • 1,2-diacilglicerină (DAG)
  • Ca 2+ sau calmodulină
  • PIP3 și alți derivați fosfolipidici

Faptul că serina/treonina kinaze nu fosforilează toate serinele și treoninele altor proteine ​​este determinat de interacțiunea cu secvența peptidică din jur. Aceste secvențe sunt Secvențe de consens numit. Datorită specificității reduse, aceste kinaze nu fosforilează proteinele individuale, ci familii întregi de proteine. Aceste enzime sunt inhibate de faptul că un pseudo-substrat se leagă de centrul activ prin imitarea secvenței țintă a kinazei corespunzătoare, dar nu are serină sau treonină.

Fosforilază kinază musculară A

Această enzimă (EC 2.7.11.19) este prima kinază Ser/Thr descoperită în 1956 [2]. Este o enzimă cheie în metabolismul glicogenului.

Protein kinaza A

Această enzimă are mai multe funcții în celulă. Acestea includ reglarea metabolismului glicogenului, zahărului și lipidelor. Proteina kinază A (EC 2.7.11.11) constă din două domenii. Cea mai mică constă dintr-un număr mare de foi β, în timp ce subunitatea mare are un număr mare de helice α. Centrul catalitic se află între cele două subunități. Dacă ATP se leagă de un substrat, subunitățile se răsucesc unul împotriva celuilalt, astfel încât gruparea γ-fosfat a ATP se apropie de aminoacidul pentru a fi fosforilat și reacția de transfer poate avea loc.

Tu însuți ești reglementat de cAMP. Prin legarea AMPc la un tetramer inactiv de două subunități reglatoare și două subunități catalitice (R2C2), subunitățile reglatoare sunt separate de cele catalitice, ceea ce permite fosforilarea altor proteine. Protein kinaza A este la rândul său reglată prin fosforilare.

În plus, prin activarea unei fosfodiesteraze, cantitatea disponibilă de AMPc este redusă prin transformarea acesteia în AMP. Ca rezultat, protein kinaza A își provoacă propria inhibare, ceea ce înseamnă că kinaza nu poate fi „activată permanent”.

Protein kinaza B

Ceea ce în literatura de specialitate în limba engleză este adesea numit act numită kinază este o enzimă a căii de semnalizare PI3K/Akt, care are numeroase efecte asupra homeostaziei celulei și reglează supraviețuirea, apoptoza, proliferarea și metabolismul. Akt apare în trei izoforme strâns legate (Akt1, Akt2, Akt3) ale căror secvențe sunt codificate pe cromozomii 14q32, 19q13 și respectiv 1q43. Nu s-au putut găsi diferențe de specificitate a substratului între izoformele individuale.

Activarea are loc în mai mulți pași. Inițial, fosfatidilinozitol-3-kinaze (PI3K) sunt recrutate în membrană de către tirozin kinaze cu receptor activat și astfel activate. PI3K activat catalizează fosforilarea fosfatidilinozitolului în fosfatidilinozitol-3-fosfat sau a fosfatidilinozitol-4-fosfatului în fosfatidilinozitol-3,4-bisfosfat și a fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat-3-fosfat-fosfat-fosfat Substraturile rezultate recrutează acum și proteine Pleckstrin Homology(PH) la membrana. Akt andocat în acest mod poate fi acum activat printr-o altă moleculă de semnal care are domenii PH și care fosforilează PDK1 (kinaza 1 dependentă de fosfoinozidă).

După cum sa menționat mai sus, protein kinaza B reglează supraviețuirea, proliferarea și ciclul de moarte al celulei afectate, printre altele. Un exemplu este apariția crescută a receptorului de glucoză Glut4 cu un semnal de insulină care intră. Transcrierea acestui purtător este declanșată ca o cascadă și încorporarea sa este inițiată prin transportul veziculelor și constricția. Activitatea enzimei poate fi reglată de Proteina supresoare tumorale PTEN, care este responsabil pentru defosforilarea, de exemplu, a fosfatidilinozitol-3,4,5-trisfosfat în fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat (sau a altor fosfoinozide 3'-fosforilate). Acest lucru face ca substratul proteinei kinazei să nu fie adecvat deoarece nu mai poate fi andocat pe domeniul PH.

Funcția și mecanismele de reglare sunt multiple și sunt încă examinate în detaliu astăzi, deoarece se presupune că o mutație în anumite zone ale căii semnalului (de exemplu, PTEN) este o bază pentru formarea tumorilor.

Protein kinaza C

Termenul protein kinază C (EC 2.7.11.13) se aplică unei familii de proteine ​​cu 12 membri la mamifere, Ca2+, diacilglicerol și un astfel de fosfolipid. B. au nevoie de fosfatidilcolină pentru activare. În majoritatea cazurilor, atunci când se vorbește despre aceste enzime, se înțelege protein kinaza Cα.

Proteinele kinaze sunt proteine ​​foarte conservate, care constau dintr-un domeniu de reglare N-terminal și un domeniu catalitic C-terminal. Atâta timp cât enzima nu este activată de un promotor tumoral, cum ar fi tetradecanoil acetat de forbol (TPA) sau unul dintre cofactorii menționați mai sus, este inactivă. Structura liniară generală:

N - Pseudo-substrat - Legare TPA/DAG - Legare Ca 2+ - Legare ATP - Legare substrat - C

În timpul activării, protein kinaza C se deplasează către membrana celulară cu ajutorul receptorilor pentru protein kinaza C activată (proteine ​​RACK). După activare, aceste kinaze rămân active mult timp, deși concentrația de Ca 2+ a scăzut din nou. Acest lucru este atribuit acțiunii diacilglicerolului, care este format din fosfatidilinozitol de către o fosfolipază. Aceasta este activată de aceleași semnale ca și protein kinaza în sine.

Secvența țintă a protein kinazei C este similară cu cea a protein kinazei A prin aceea că conține multe resturi de aminoacizi bazici lângă reziduurile Ser/Thr fosforilate. Substraturile protein kinazei C sunt proteinele MARCKS, MAP kinazele, inhibitorul factorului de transcripție IκB, receptorul vitaminei D3, Raf kinaza, calpainul și receptorul EGF.

Tirozin kinaze

Tirozin kinazele (EC 2.7.10) includ așa-numitele receptor tirozin kinaze (RTK) și tirozin kinaze fără funcție de receptor. Aproximativ 50 de RTK-uri diferite sunt grupate în 18 familii de receptori. [3] Conform liganzilor, aceste RTK sunt grupate în următoarele familii:

  • EGF
  • PDGF
  • insulină
  • VEGF
  • FGF
  • Efrin
  • Axl/Ufo
  • Angiopoietine
  • si altul.