CDK-активирующая киназа

CDK-активирующая киназа (CAK) активирует комплекс циклин- CDK путем фосфорилирования остатка треонина 160 в CDK петле активации . Сам CAK является членом семейства Cdk и действует как положительный регулятор Cdk1 , Cdk2 , Cdk4 и Cdk6 . ^[1]

Каталитическая активность

Активация Cdk требует двух шагов. Во-первых, циклин должен связаться с Cdk . На втором этапе CAK должен фосфорилировать комплекс циклин- Cdk по остатку треонина 160, который расположен в сегменте активации Cdk . Поскольку Cdks должны быть свободны от белков-ингибиторов Cdk (CKI) и связаны с циклинами, считается, что активность CAK косвенно регулируется циклинами. для активации ^{[ кем? ]}

Фосфорилирование обычно считается обратимой модификацией, используемой для изменения активности фермента в различных условиях. Однако активация фосфорилирования Cdk с помощью CAK, по-видимому, является исключением из этой тенденции. Фактически, активность CAK остается высокой на протяжении всего клеточного цикла и не регулируется каким-либо известным механизмом контроля клеточного цикла. Однако по сравнению с нормальными клетками активность CAK снижена в покоящихся клетках G0 и слегка повышена в опухолевых клетках. ^[1]

У млекопитающих активация фосфорилирования с помощью CAK может происходить только после связывания циклина. У почкующихся дрожжей активация фосфорилирования с помощью CAK может происходить до связывания циклина. Как у людей, так и у дрожжей связывание циклина является стадией, лимитирующей скорость активации Cdk . Следовательно, фосфорилирование Cdk с помощью CAK считается посттрансляционной модификацией , необходимой для активности фермента. Хотя активация фосфорилирования с помощью CAK не используется для целей регуляции клеточного цикла, это высококонсервативный процесс, поскольку CAK также регулирует транскрипцию.

Ортологи

CAK резко различается у разных видов. У позвоночных и дрозофилы CAK представляет собой тримерный белковый комплекс, состоящий из Cdk7 (протеинкиназа, родственная Cdk), циклина H и Mat1 . ^[2] Субъединица Cdk7 отвечает за активацию Cdk , а субъединица Mat1 отвечает за транскрипцию. Тример CAK может фосфорилироваться в активационном сегменте субъединицы Cdk7. Однако, в отличие от других Cdks , это фосфорилирование может не иметь существенного значения для активности CAK. В присутствии Mat1 активация CAK не требует фосфорилирования сегмента активации. Однако в отсутствие Mat1 фосфорилирование активационного сегмента необходимо для активности CAK. ^[1]

У позвоночных CAK локализуется в ядре. Это предполагает, что CAK не только участвует в регуляции клеточного цикла, но также участвует в транскрипции. Фактически, субъединица Cdk7 CAK позвоночных фосфорилирует несколько компонентов транскрипционного аппарата.

У почкующихся дрожжей CAK представляет собой мономерную протеинкиназу и обозначается Cak1. ^[2] Cak1 отдаленно гомологичен Cdks . Cak1 локализуется в цитоплазме и отвечает за активацию Cdk . почкующихся дрожжей Гомолог Cdk7 , Kin28, не обладает CAK-активностью.

Делящиеся дрожжи имеют два CAK с перекрывающимися и специализированными функциями. Первый CAK представляет собой комплекс Msc6 и Msc2. Комплекс Msc6 и Msc2 родственен комплексу Cdk7-циклинH позвоночных. Комплекс Msc6 и Msc2 не только активирует Cdks клеточного цикла, но также регулирует экспрессию генов, поскольку он является частью транскрипционного фактора TFIIH . Вторые делящиеся дрожжи CAK, Csk1, являются ортологами почкующихся дрожжей Cak1. Csk1 может активировать Cdks, но не является обязательным для активности Cdk. ^[2]

Таблица Cdk -активирующих киназ
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_7.jpg .
Авторы и права: Издательство Оксфордского университета «Морган: клеточный цикл».

Cdkактивация
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_8.jpg
Авторы и права: Издательство Оксфордского университета «Морган: клеточный цикл».

Структура

Конформация активного сайта Cdk2 резко меняется при связывании циклина и фосфорилировании CAK. Активный сайт Cdk2 находится в щели между двумя долями киназы. АТФ связывается глубоко внутри щели, а его фосфат ориентирован наружу. Белковые субстраты связываются со входом в щель активного центра.

В неактивной форме Cdk2 не может связывать субстрат, поскольку вход в его активный сайт блокируется Т-петлей. Неактивный Cdk2 также имеет неправильно ориентированный сайт связывания АТФ . Когда Cdk2 неактивен, маленькая спираль L12 выталкивает большую спираль PSTAIRE наружу. Спираль PSTAIRE содержит остаток глутамата 51, который важен для позиционирования фосфатов АТФ . ^[2]

Когда циклин А связывается, происходит несколько конформационных изменений. Т-петля выходит из входа в активный сайт и больше не блокирует сайт связывания субстрата. Спираль PSTAIRE движется внутрь. Спираль L12 становится бета-цепью. Это позволяет глутамату 51 взаимодействовать с лизином 33. Аспартат 145 также меняет положение. Вместе эти структурные изменения позволяют АТФ- фосфатам правильно связываться. ^[2]

Когда CAK фосфорилирует остаток треонина Cdk160 , Т-петля уплощается и более тесно взаимодействует с циклином А. Фосфорилирование также позволяет Cdk более эффективно взаимодействовать с субстратами, содержащими последовательность SPXK. Фосфорилирование также увеличивает активность комплекса cyclinA- Cdk2 . Различные циклины вызывают разные конформационные изменения Cdk .

Ссылка на изображение — Структурная основа Cdk активации
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-4-3_12.jpg
Авторы и права: Издательство Оксфордского университета «Морган: клеточный цикл».

Дополнительные функции

Помимо активации Cdks , CAK также регулирует транскрипцию. Были идентифицированы две формы CAK: свободная CAK и CAK, связанная с TFIIH. Свободная CAK более распространена, чем CAK, связанная с TFIIH. ^[1] Свободный CAK фосфорилирует Cdks и участвует в регуляции клеточного цикла. Связанный CAK является частью общего фактора транскрипции TFIIH . CAK, связанный с TFIIH, фосфорилирует белки, участвующие в транскрипции, включая РНК-полимеразу II. Более конкретно, связанный CAK участвует в клиренсе промотора и прогрессии транскрипции от преинициативной стадии до стадии инициации.

У позвоночных за регуляцию транскрипции отвечает тримерный комплекс CAK. У почкующихся дрожжей гомолог Cdk7 , Kin28, регулирует транскрипцию. У делящихся дрожжей комплекс Msc6 Msc2 контролирует базальную транскрипцию генов. ^[2]

Помимо регуляции транскрипции, CAK также усиливает транскрипцию за счет фосфорилирования рецепторов ретиноевой кислоты и эстрогена. Фосфорилирование этих рецепторов приводит к усилению экспрессии генов-мишеней. В лейкозных клетках, где ДНК повреждена, способность CAK фосфорилировать рецепторы ретиноевой кислоты и эстрогена снижается. Снижение активности CAK создает петлю обратной связи, которая отключает активность TFIIH.

CAK также играет роль в реакции на повреждение ДНК. ^[1] Активность CAK, связанная с TFIIH, снижается при повреждении ДНК УФ-облучением. Ингибирование CAK предотвращает развитие клеточного цикла. Этот механизм обеспечивает точность передачи хромосом. ^[1]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Лолли Дж., Джонсон Л.Н. (апрель 2005 г.). «CAK-циклин-зависимая активирующая киназа: ключевая киназа в контроле клеточного цикла и мишень для лекарств?» . Клеточный цикл . 4 (4): 572–7. дои : 10.4161/cc.4.4.1607 . ПМИД 15876871 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Морган, Дэвид Л. (2007). Клеточный цикл: принципы управления . Лондон: Опубликовано New Science Press совместно с Oxford University Press. ISBN 978-0-87893-508-6 .

Внешние ссылки

Cdk-активирующая + киназа в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[pmid15876871-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Лолли Дж., Джонсон Л.Н. (апрель 2005 г.). «CAK-циклин-зависимая активирующая киназа: ключевая киназа в контроле клеточного цикла и мишень для лекарств?» . Клеточный цикл . 4 (4): 572–7. дои : 10.4161/cc.4.4.1607 . ПМИД 15876871 .

[isbn0-87893-508-8-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Морган, Дэвид Л. (2007). Клеточный цикл: принципы управления . Лондон: Опубликовано New Science Press совместно с Oxford University Press. ISBN 978-0-87893-508-6 .

[1]

[2]