Протеинкиназа С
Протеинкиназа С | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
Номер ЕС. | 2.7.11.13 | ||
Номер CAS. | 141436-78-4 | ||
Базы данных | |||
ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
КЕГГ | КЕГГ запись | ||
МетаЦик | метаболический путь | ||
ПРЯМОЙ | профиль | ||
PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
|
Концевой домен протеинкиназы C | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
Символ | ПКиназа_C | ||
Пфам | PF00433 | ||
ИнтерПро | ИПР017892 | ||
|
В клеточной биологии протеинкиназа C , обычно сокращенно PKC представляет собой семейство протеинкиназ ферментов , которые участвуют в контроле функции других белков посредством фосфорилирования гидроксильных (EC 2.7.11.13) , групп серина и треонина аминокислотных остатков на эти белки или член этого семейства. Ферменты PKC, в свою очередь, активируются такими сигналами, как увеличение концентрации диацилглицерина (DAG) или кальция (Ca ионов 2+ ). [1] Следовательно, ферменты PKC играют важную роль в нескольких передачи сигнала . каскадах [2]
В биохимии семейство PKC состоит из пятнадцати изоферментов человека. [3] Они разделены на три подсемейства в зависимости от требований к вторичному мессенджеру: традиционные (или классические), новые и атипичные. [4] Обычные (c)PKC содержат изоформы α, β I , β II и γ. Для этого требуется Ca 2+ , DAG и фосфолипид, такой как фосфатидилсерин, для активации. Новые (n)PKC включают изоформы δ, ε, η и θ и требуют DAG, но не требуют Ca. 2+ для активации. Таким образом, традиционные и новые PKC активируются посредством того же передачи сигнала пути , что и фосфолипаза C. С другой стороны, атипичные (а)ПКС (включая протеинкиназы Mζ и ι/λ) не требуют ни Ca изоформы 2+ ни диацилглицерин для активации. Термин «протеинкиназа С» обычно относится ко всему семейству изоформ. Различные классы PKC, обнаруженные у челюстных позвоночных, происходят от 5 предковых членов семейства PKC (PKN, aPKC, cPKC, nPKCE, nPKCD), которые расширились за счет дупликации генома . [5] Более широкое семейство PKC является древним и может быть обнаружено еще у грибов что семейство PKC присутствовало у последнего общего предка опистоконтов , а это означает , .
Человеческие изоферменты
[ редактировать ]- обычный - требуется DAG, Ca 2+ и фосфолипид для активации
- роман - требуется DAG, но не Ca 2+ для активации
- атипичный - не требует ни Ca 2+ ни DAG для активации (требуется фосфатидилсерин )
- соответствующие ДОК
- связанный ПКН
Структура
[ редактировать ]Структура всех ПКС состоит из регуляторного домена и каталитического домена ( активного сайта ), связанных между собой шарнирной областью . Каталитическая область высоко консервативна среди различных изоформ , а также, в меньшей степени, среди каталитической области других серин/треониновых киназ . Различия в требованиях ко второму мессенджеру в изоформах обусловлены регуляторной областью, которая схожа внутри классов, но различается между ними. Большая часть кристаллической структуры каталитической области ПКС не определена, за исключением ПКС тета и йота. Благодаря сходству с другими киназами, кристаллическая структура которых определена, структуру можно точно предсказать.
Регуляторный
[ редактировать ]Регуляторный домен или аминоконец PKC содержит несколько общих субрегионов. Домен C1 , присутствующий во всех изоформах PKC, имеет сайт связывания для DAG, а также негидролизуемых, нефизиологических аналогов, называемых эфирами форбола . Этот домен функционален и способен связывать DAG как в обычных, так и в новых изоформах, однако домен C1 в атипичных PKC не способен связываться с DAG или сложными эфирами форбола. Домен C2 действует как Ca 2+ сенсор и присутствует как в обычных, так и в новых изоформах, но функционален как Ca 2+ датчик только в обычном. Псевдосубстратная . область, которая присутствует во всех трех классах ПКС, представляет собой небольшую последовательность аминокислот, которые имитируют субстрат и связывают полость связывания субстрата в каталитическом домене, в ней отсутствуют критические фосфоакцепторные остатки серина и треонина, сохраняющие фермент неактивным Когда Ка 2+ и DAG присутствуют в достаточных концентрациях, они связываются с доменами C2 и C1 соответственно и рекрутируют PKC на мембрану. Это взаимодействие с мембраной приводит к высвобождению псевдосубстрата из каталитического центра и активации фермента. Однако для того, чтобы произошли эти аллостерические взаимодействия, PKC сначала должна быть правильно свернута и иметь правильную конформацию, позволяющую осуществлять каталитическое действие. Это зависит от фосфорилирования каталитической области, обсуждаемого ниже.
Каталитический
[ редактировать ]Каталитическая область или киназное ядро PKC позволяет выполнять различные функции; Киназы PKB (также известные как Akt ) и PKC содержат примерно 40% сходства аминокислотных последовательностей. Это сходство увеличивается до ~70% по PKC и даже выше при сравнении внутри классов. Например, две атипичные изоформы ПКС, ζ и ι/λ, идентичны на 84% (Selbie et al., 1993). Из более чем 30 структур протеинкиназ, кристаллическая структура которых была обнаружена, все имеют одинаковую основную организацию. Они представляют собой двудольную структуру с β-листом, состоящим из N-концевой доли, и α-спиралью, составляющей С-концевую долю. Как АТФ-связывающий белок субстрата (АТФ), так и сайты связывания расположены в щели, образованной этими двумя концевыми долями. Здесь также связывается псевдосубстратный домен регуляторной области.
Другой особенностью каталитической области PKC, которая важна для жизнеспособности киназы, является ее фосфорилирование. Обычные и новые PKC имеют три сайта фосфорилирования, называемые: петля активации , мотив поворота и гидрофобный мотив. Атипичные ПКС фосфорилируются только по петле активации и мотиву поворота. Фосфорилирование гидрофобного мотива становится ненужным из-за присутствия глутаминовой кислоты вместо серина, который, будучи отрицательным зарядом, действует аналогично фосфорилированному остатку. Эти события фосфорилирования необходимы для активности фермента, а 3-фосфоинозитид-зависимая протеинкиназа-1 ( PDPK1 ) является вышележащей киназой, ответственной за инициацию процесса путем трансфосфорилирования петли активации. [6]
Консенсусная последовательность ферментов протеинкиназы C аналогична последовательности протеинкиназы A , поскольку она содержит основные аминокислоты, близкие к Ser/Thr, подлежащим фосфорилированию. Их субстратами являются, например, белки MARCKS , киназа MAP , ингибитор фактора транскрипции IκB, витамина D3 VDR рецептор , киназа Raf , кальпаин и рецептор эпидермального фактора роста .
Активация
[ редактировать ]После активации ферменты протеинкиназы C транслоцируются на плазматическую мембрану с помощью белков RACK (мембраносвязанный рецептор для активированных белков протеинкиназы C). Эта локализация также дает ферменту доступ к субстрату, механизм активации, называемый презентацией субстрата . Ферменты протеинкиназы С известны своей долгосрочной активацией: они остаются активированными после первоначального сигнала активации или Ca 2+ -волна ушла. Предполагается, что это достигается за счет продукции диацилглицерина из фосфатидилинозитола с помощью фосфолипазы ; жирные кислоты также могут играть роль в долгосрочной активации. Критической частью активации PKC является транслокация на клеточную мембрану . этот процесс нарушается в условиях микрогравитации , что вызывает иммунодефицит космонавтов Интересно, что . [7]
Функция
[ редактировать ]ПКС приписывают множество функций. Постоянно повторяющиеся темы заключаются в том, что PKC участвует в десенсибилизации рецепторов, в модуляции событий мембранной структуры, в регуляции транскрипции, в опосредовании иммунных ответов, в регуляции роста клеток, а также в обучении и памяти. Изоформы PKC были названы «киназами памяти», а дефицит передачи сигналов PKC в нейронах является ранней аномалией в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера . [8] Эти функции достигаются за счет PKC-опосредованного фосфорилирования других белков. PKC играет важную роль в иммунной системе посредством фосфорилирования белков семейства CARD-CC и последующей активации NF-κB . [9] Однако белки-субстраты, участвующие в фосфорилировании, различаются, поскольку экспрессия белков различна в разных типах клеток. Таким образом, эффекты ПКС специфичны для типа клеток:
Патология
[ редактировать ]Протеинкиназа С, активируемая форболовым эфиром опухолевого промотора , может фосфорилировать мощные активаторы транскрипции и, таким образом, приводить к увеличению экспрессии онкогенов, способствуя прогрессированию рака. [22] или вмешиваться в другие явления. Однако длительное воздействие сложного эфира форбола способствует снижению регуляции протеинкиназы C. Мутации, приводящие к потере функции. [23] и низкий уровень белка PKC [24] распространены при раке, что подтверждает общую опухолесупрессирующую роль протеинкиназы C.
Ферменты протеинкиназы С являются важными медиаторами проницаемости сосудов и участвуют в различных сосудистых заболеваниях, включая расстройства, связанные с гипергликемией при сахарном диабете, а также повреждение эндотелия и тканей, связанные с сигаретным дымом. Активации PKC на низком уровне достаточно, чтобы обратить вспять хиральность клеток посредством передачи сигналов фосфатидилинозитол-3-киназы/AKT и изменить организацию соединительных белков между клетками с противоположной хиральностью, что приводит к неожиданному существенному изменению проницаемости эндотелия, что часто приводит к воспалению и заболеванию. [25]
Ингибиторы
[ редактировать ]Ингибиторы протеинкиназы С, такие как рубоксистаурин , потенциально могут быть полезны при периферической диабетической нефропатии . [26]
Хелеритрин — природный селективный ингибитор ПКС. Другими природными PKCI являются миябенол C , мирицитрин , госсипол .
Другие PKCI: Вербаскозид , BIM-1 , Ro31-8220 .
Бриостатин 1 может действовать как ингибитор ПКС; Его исследовали на рак.
Тамоксифен является ингибитором ПКС. [27]
Активаторы
[ редактировать ]Активатор протеинкиназы С ингенол мебутат , полученный из растения Euphorbia peplus , одобрен FDA для лечения актинического кератоза . [28] [29]
Бриостатин 1 может действовать как активатор PKCe и по состоянию на 2016 год исследуется на предмет лечения болезни Альцгеймера . [30]
12-O-тетрадеканоилфорбол-13-ацетат (ПМА или ТРА) представляет собой имитатор диацилглицерина , который может активировать классические ПКС. Его часто используют вместе с иономицином , который обеспечивает кальций-зависимые сигналы, необходимые для активации некоторых ПКС.
См. также
[ редактировать ]- Серин/треонин-специфическая протеинкиназа
- Преобразование сигнала
- Ясутоми Нисидзука открыл протеинкиназу С.
- Ккдк60
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уилсон Ч., Али Э.С., Скримджер Н., Мартин А.М., Хуа Дж., Таллис Г.А., Рычков Г.Ю., Баррит Г.Дж. (2015). «Стеатоз ингибирует вход Ca²⁺ в клетки печени и снижает Ca²⁺ в ЭР посредством протеинкиназы C-зависимого механизма». Биохимический журнал . 466 (2): 379–90. дои : 10.1042/BJ20140881 . ПМИД 25422863 .
- ^ Али Э.С., Хуа Дж., Уилсон CH, Таллис Г.А., Чжоу Ф.Х., Рычков Г.Ю., Барритт Г.Дж. (2016). «Аналог глюкагоноподобного пептида-1 эксендин-4 обращает вспять нарушенную внутриклеточную передачу сигналов Ca2+ в стеатотических гепатоцитах» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1863 (9): 2135–46. дои : 10.1016/j.bbamcr.2016.05.006 . ПМИД 27178543 .
- ^ Меллор Х., Паркер П.Дж. (июнь 1998 г.). «Расширенное суперсемейство протеинкиназ С» . Биохимический журнал . 332. 332 (Часть 2): 281–92. дои : 10.1042/bj3320281 . ПМЦ 1219479 . ПМИД 9601053 .
- ^ Нисидзука Ю. (апрель 1995 г.). «Протеинкиназа C и передача сигналов липидов для устойчивых клеточных ответов» . Журнал ФАСЭБ . 9 (7): 484–96. дои : 10.1096/fasebj.9.7.7737456 . ПМИД 7737456 . S2CID 31065063 .
- ^ Гарсиа-Консехо А, Лархаммар Д (2021). «Эволюция семейства протеинкиназ C у челюстных позвоночных» . Дев Биол . 479 : 77–90. дои : 10.1016/j.ydbio.2021.07.013 . ПМИД 34329618 .
- ^ Балендран А., Бионди Р.М., Чунг ПК, Касамайор А., Дик М., Алесси Д.Р. (июль 2000 г.). «Участок стыковки 3-фосфоинозитид-зависимой протеинкиназы-1 (PDK1) необходим для фосфорилирования протеинкиназы Czeta (PKCzeta) и PKC-родственной киназы 2 с помощью PDK1» . Журнал биологической химии . 275 (27): 20806–13. дои : 10.1074/jbc.M000421200 . ПМИД 10764742 . S2CID 27535562 .
- ^ Хаушильд, Свантье; Таубер, Свантье; Лаубер, Беатрис; Тиль, Кора С.; Слой, Лилиана Э.; Ульрих, Оливер (1 ноября 2014 г.). «Регуляция Т-клеток в условиях микрогравитации. Современные знания, полученные в результате экспериментов in vitro, проведенных в космосе, параболических полетах и наземных объектах» . Акта Астронавтика . 104 (1): 365–377. Бибкод : 2014AcAau.104..365H . дои : 10.1016/j.actaastro.2014.05.019 . ISSN 0094-5765 .
- ^ Сан М., Алкон Д.Л. (2014). «Киназы памяти»: роль изоформ PKC в обработке сигналов и формировании памяти». Прогресс молекулярной биологии и трансляционной науки . 122 : 31–59. дои : 10.1016/B978-0-12-420170-5.00002-7 . ПМИД 24484697 .
- ^ Стаал, Йенс; Дриг, Ясмин; Хэгман, Мира; Крайке, Марья; Илиаки, Стилиани; Ваннест, Домиен; Лорк, Мари; Афонина Инна С.; Браун, Харальд; Бейерт, Руди (13 августа 2020 г.). «Определение комбинаторного пространства узлов передачи сигналов PKC::CARD-CC» . Журнал ФЭБС . 288 (5): 1630–1647. дои : 10.1111/февраль 15522 . ISSN 1742-4658 . ПМИД 32790937 . S2CID 221123226 .
- ^ Перейти обратно: а б Бьянкани П., Харнетт К.М. (2006). «Передача сигнала в круговой мышце нижнего пищеводного сфинктера, ЧАСТЬ 1: Полость рта, глотка и пищевод» . Моторика желудочно-кишечного тракта онлайн . doi : 10.1038/gimo24 (неактивен 31 января 2024 г.).
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б с д и Фитцпатрик Д., Первс Д., Августин Дж. (2004). «Таблица 20:2». Нейронаука (Третье изд.). Сандерленд, Массачусетс: Синауэр. ISBN 978-0-87893-725-7 .
- ^ Чоу ЕС, Капелло С.А., Левин Р.М., Лонгхерст, Пенсильвания (декабрь 2003 г.). «Возбуждающие альфа1-адренорецепторы преобладают над тормозными бета-рецепторами в дорсальном детрузоре кролика». Журнал урологии . 170 (6, часть 1): 2503–7. дои : 10.1097/01.ju.0000094184.97133.69 . ПМИД 14634460 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Позвонил Х.П., Дейл М.М., Риттер Дж.М., Мур П.К. (2003). «Гл. 10». Фармакология (5-е изд.). Эльзевир Черчилль Ливингстон. ISBN 978-0-443-07145-4 .
- ^ Козлов Д.С., Андерссон К.Э. (01.01.2013). «Физиологические и фармакологические аспекты семявыносящих протоков — обновленная информация» . Границы в фармакологии . 4 : 101. дои : 10.3389/fphar.2013.00101 . ПМЦ 3749770 . ПМИД 23986701 .
- ^ Сандерс К.М. (июль 1998 г.). «Рецепторы, связанные с G-белком, в физиологии желудочно-кишечного тракта. IV. Нейронная регуляция гладких мышц желудочно-кишечного тракта». Американский журнал физиологии . 275 (1 часть 1): G1-7. дои : 10.1152/ajpgi.1998.275.1.G1 . ПМИД 9655677 .
- ^ Паркер К., Брантон Л., Гудман Л.С., Лазо Дж.С., Гилман А. (2006). Фармакологическая основа терапии Гудмана и Гилмана (11-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 185. ИСБН 978-0-07-142280-2 .
- ^ «Ген Энтрез: холинергический рецептор CHRM1, мускариновый 1» .
- ^ Перейти обратно: а б Уолтер Ф. Борон (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Эльзевир/Сондерс. ISBN 978-1-4160-2328-9 . Страница 787
- ^ Барре А., Берту С., Де Бундель Д., Валжен Э., Бокарт Дж., Марин П., Бекамель С. (2016). «Пресинаптические рецепторы серотонина 2А модулируют таламокортикальную пластичность и ассоциативное обучение» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (10): E1382–91. Бибкод : 2016PNAS..113E1382B . дои : 10.1073/pnas.1525586113 . ПМК 4791007 . ПМИД 26903620 .
- ^ Джалил С.Дж., Сактор Т.С., Шувал Х.З. (2015). «Атипичные PKC в поддержании памяти: роль обратной связи и избыточности» . Обучение и память . 22 (7): 344–53. дои : 10.1101/lm.038844.115 . ПМЦ 4478332 . ПМИД 26077687 .
- ^ Борон, Уолтер Ф. Медицинская физиология .
- ^ Ямасаки Т., Такахаси А., Пан Дж., Ямагути Н., Ёкояма К.К. (март 2009 г.). «Фосфорилирование фактора транскрипции активации-2 по серину 121 с помощью протеинкиназы C контролирует активацию транскрипции, опосредованную c-Jun» . Журнал биологической химии . 284 (13): 8567–81. дои : 10.1074/jbc.M808719200 . ПМК 2659215 . ПМИД 19176525 .
- ^ Антал С.Э., Хадсон А.М., Канг Э., Занка С., Вирт С., Стивенсон Н.Л., Троттер Э.В., Гальегос Л.Л., Миллер С.Дж., Фурнари Ф.Б., Хантер Т., Брогнар Дж., Ньютон AC (январь 2015 г.). «Мутации протеинкиназы С, связанные с раком, раскрывают роль киназы как супрессора опухоли» . Клетка . 160 (3): 489–502. дои : 10.1016/j.cell.2015.01.001 . ПМЦ 4313737 . ПМИД 25619690 .
- ^ Баффи Т.Р., Ван А.Н., Чжао В., Миллс ГБ, Ньютон AC (март 2019 г.). «Контроль качества протеинкиназы C с помощью фосфатазы PHLPP1 раскрывает механизм потери функции при раке» . Молекулярная клетка . 74 (2): 378–392.е5. doi : 10.1016/j.molcel.2019.02.018 . ПМК 6504549 . ПМИД 30904392 .
- ^ Фан Дж, Рэй П, Лу Ю, Каур Дж, Шварц Дж, Ван Л (24 октября 2018 г.). «Клеточная хиральность регулирует межклеточные соединения и проницаемость эндотелия» . Достижения науки . 4 (10): eaat2111. Бибкод : 2018SciA....4.2111F . дои : 10.1126/sciadv.aat2111 . ПМК 6200360 . ПМИД 30397640 .
- ^ Андерсон П.В., Макгилл Дж.Б., Таттл К.Р. (сентябрь 2007 г.). «Ингибирование бета-киназы С: перспективы лечения диабетической нефропатии». Современное мнение по нефрологии и гипертонии . 16 (5): 397–402. дои : 10.1097/MNH.0b013e3281ead025 . ПМИД 17693752 . S2CID 72887329 .
- ^ Сарате, Карлос А.; Манджи, Хусейни К. (2009). «Ингибиторы протеинкиназы С: обоснование использования и потенциал в лечении биполярного расстройства» . Препараты ЦНС . 23 (7): 569–582. дои : 10.2165/00023210-200923070-00003 . ISSN 1172-7047 . ПМК 2802274 . ПМИД 19552485 .
- ^ Силлер Г., Гебауэр К., Велберн П., Кацамас Дж., Огборн С.М. (февраль 2009 г.). «Гель PEP005 (ингенол мебутат), новое средство для лечения актинического кератоза: результаты рандомизированного двойного слепого многоцентрового исследования фазы IIa под контролем носителя». Австралазийский журнал дерматологии . 50 (1): 16–22. дои : 10.1111/j.1440-0960.2008.00497.x . ПМИД 19178487 . S2CID 19308099 .
- ^ «FDA одобрило гель Picato® (ингенол мебутат) — первое и единственное местное средство для лечения актинического кератоза (АК) с приемом один раз в день в течение 2 или 3 дней подряд» . Электронная медицина . Yahoo! Финансы. 25 января 2012. Архивировано из оригинала 10 февраля 2012 года . Проверено 14 февраля 2012 г.
- ^ Представлен измененный протокол FDA для фазы 2b исследования усовершенствованной терапии болезни Альцгеймера. август 2016 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- протеин + киназа + c в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- ресурса Eukaryotic Linear Motif Класс мотива MOD_LATS_1