Керамидкиназа
| церамидкиназа | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 2.7.1.138 | ||
| Номер CAS. | 123175-68-8 | ||
| 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 | ||
| |||
В энзимологии церамидкиназа , сокращенно CERK , ( EC 2.7.1.138 ) представляет собой фермент катализирующий , также химическую реакцию :
- АТФ + церамид АДФ + церамид-1-фосфат
Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АТФ и церамид , тогда как двумя его продуктами являются АДФ и церамид-1-фосфат .
Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , в частности тех, которые переносят фосфорсодержащие группы ( фосфотрансферазы ) со спиртовой группой в качестве акцептора. Систематическое название этого класса ферментов — АТФ:церамид-1-фосфотрансфераза . Этот фермент также называют ацилсфингозинкиназой . Этот фермент участвует в метаболизме сфинголипидов .
Ген
[ редактировать ]CERK кодируется геном CERK. Ген CERK расположен на хромосоме 22q 13 человека, содержит 13 экзонов и имеет длину примерно 4,5 т.п.н. [ 1 ] последовательности CERK имеет гомологию со сфингозинкиназой типа I, включая домен гомологичности N-концевого плекстрина (PH) и домен диацилглицеринкиназы . BLAST- поиски меток экспрессируемых последовательностей (EST), проведенные Сугиурой и его коллегами. [ 1 ] дали результаты, показывающие ортологичные гены CERK у других эукариот, включая Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans и Oryza sativa . мышиный гомолог был клонирован Также .
Полный ген человеческого CERK содержит 4459 п.о., который состоит из 123 п.о.- 5'-нетранслируемой области , 2772 п.н. 3'-некодирующей области и открытой рамки считывания 1611 п.о. Анализ последовательности CERK предположительно предполагает существование следующих сайтов посттрансляционной модификации : 4 сайта N- гликозилирования , 15 сайтов фосфорилирования , 5 сайтов пренилирования и 2 сайта амидирования . Полный ген мышиного CERK немного отличался и содержал открытую рамку считывания длиной 1593 п.о. Уменьшение длины открытой рамки считывания приводит к потере 2 сайтов пренилирования и 1 сайта амидирования.
В CERK человека элемент , подобный ретиноевой кислоте (RARE), существует между -40 и -28 bp и содержит последовательность: TCCCCG C CGCCCG. RARE-подобный играет роль в регуляции транскрипции CERK. Предполагается, что в присутствии полностью транс-ретиноевой кислоты (ATRA) промотор куриного овальбумина, расположенный выше промотора транскрипции I (COUP-TFI), рецептор ретиноевой кислоты (RARα ) , ретиноидный X-рецептор (RXRα ) связывают RARE-подобный CERK в клетках 5H-SY5Y. Однако экспрессия CERK варьируется в зависимости от клеточной линии . В отличие от клеток нейробластомы SH-SY5Y , клетки лейкемии HL60 не продемонстрировали связывания CERK даже в присутствии ATRA. Это предполагает, что дифференциальная экспрессия RARα , RXRα и COUP-PTI может определять уровни транскрипции в различных клеточных линиях. [ 2 ]
Белок
[ редактировать ]CERK представляет собой фермент, состоящий из 537 аминокислот у человека (531 у мышей). [ 1 ] CERK был впервые обнаружен в 1989 году, когда он был очищен совместно с синаптическими везикулами клеток головного мозга . [ 3 ] , которая функционирует в присутствии мкМ концентрации анионов кальция После открытия CERK было предложено как церамид- киназа . [ 3 ] [ 4 ] Поскольку у CERK отсутствует сайт связывания кальция, механизм регуляции CERK был плохо изучен. Позже было подтверждено, что CERK связывает кальмодулин в присутствии кальция, что указывает на то, что кальмодулин сначала связывает кальций, а затем CERK. [ 5 ] После связывания CERK становится активным и способен фосфорилировать церамиды. [ 5 ] Связывание кальмодулина происходит между аминокислотами 420 и 437 в CERK по предполагаемому мотиву связывания кальмодулина 1-8-14B . Мотив связывания в CERK содержит leu -422, phe -429 и leu-435, которые соответственно соответствуют 1-й, 8-й и 14-й гидрофобным аминокислотам, с которыми связывается кальмодулин. Мутация Phe-429 приводит к слабому связыванию кальмодулина, тогда как мутации Phe-331 или Phe-335 полностью исключают связывание.
Активность CERK преимущественно наблюдалась в нейтрофилах человека . [ 6 ] [ 7 ] головного мозга зернистые клетки , [ 8 ] и эпителиальные клетки легких . [ 9 ] В неактивном состоянии CERK находится в цитозоле клетки. [ 10 ] Когда CERK активируется интерлейкином-1β , [ 9 ] локализуется в транс-Гольджи , [ 11 ] и оттуда, возможно, доставляется к плазматической мембране . [ 10 ] Активация также может привести к локализации CERK внутри эндосом . [ 11 ] Домен CERK PH играет важную роль в этой локализации. [ 10 ] После локализации в транс-гольджи CERK активирует цитозольную фосфолипазу А2 (cPLA 2 ), которая локализуется в транс-гольджи. Активация cPLA 2 приводит к гидролизу мембранных фосфолипидов с образованием арахидоновой кислоты . [ 12 ] Также было продемонстрировано, что церамидкиназа регулирует локализацию и уровень фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP2), продуцируемого из NORPA, гомолога фосфолипазы C у Drosophila melanogaster . [ 13 ] Было обнаружено, что помимо эндосомальной и транс-гольджи локализации CERK локализуется на внешней митохондриальной мембране в месте локализации ЦОГ-2 в клетках А549 . [ 11 ]
Церамид-1-фосфат
[ редактировать ]Как липидкиназа CERK отвечает за фосфорилирование церамидов. CERK способен фосфорилировать несколько видов церамидов. Хотя CERK фосфорилирует церамиды C2, C20, C22 и C24, специфичность к субстрату довольно низкая. Напротив, CERK обладает наибольшей субстратной специфичностью к церамидам C6, C8 и C16, что указывает на то, что расположение сфингозиновой группы играет роль в специфичности. [ 1 ] [ 11 ] Дигидроцерамид также может фосфорилироваться CERK, но в меньшей степени. В отличие от церамида С6, CERK имеет низкую специфичность к дигидроцерамиду С6, но сохраняет высокую специфичность к дигидроцерамиду С8. [ 1 ] [ 11 ] Белки-транспортеры церамидов (CERT) транспортируют церамиды к CERK для фосфорилирования. Считается, что фосфорилирование церамидов с образованием церамид-1-фосфата (C-1-P) облегчает локализацию cPLA2 в транс-Гольджи, так что CERK может активировать cPLA2. [ 11 ]
Функции в молекулярной биологии
[ редактировать ]Выживание и пролиферация клеток
[ редактировать ]Производство C-1-P способствует выживанию и пролиферации клеток . Было показано, что C-1-P способствует синтезу ДНК в фибробластах . [ 14 ] C-1-P также предотвращает апоптоз , ингибируя путь каспаза-9 / каспаза-3 и предотвращая фрагментацию ДНК в макрофагах . Считается, что это происходит за счет взаимодействия C-1-P с кислой сфингомиелиназой и ее блокирования . Это приводит к уменьшению продукции церамидов, что предотвращает апоптоз. Недавно было показано, что фосфорилирование церамидов посредством CERK стимулирует пролиферацию миобластов . Показано, что C-1-P закрепляет фосфорилирование гликогенсинтазы киназы-3β и белка ретинобластомы , что способствует переходу из фазы G1 в фазу М клеточного цикла . Кроме того, продукция C-1-P, по-видимому, приводит к усилению экспрессии D. циклина [ 15 ] CERK продемонстрировал способность активировать 3-киназу / Akt (PI3K/Akt), ERK 1/2 - фосфатидилинозитол и mTOR . [ 15 ] Способность CERK продуцировать сигнальные молекулы, которые способствуют активации пролиферации клеток, а также его взаимодействию с PI3K/Akt и mTOR, указывает на то, что нарушение регуляции экспрессии CERK может привести к раку . [ нужна ссылка ] У дрозофилы Dasgupta et al. 2009 обнаружили, что CerK увеличивает проапоптотическую активность церамидов , и это увеличивает апоптотический оборот фоторецепторных клеток . [ 16 ]
Другие роли
[ редактировать ]Помимо выживания и пролиферации клеток, CERK участвует во многих других процессах. Считается, что CERK участвует в изменении структуры липидного рафта посредством продукции C-1-P, способствуя образованию фагосом в полиморфно-ядерных лейкоцитах . [ 17 ] Также было обнаружено, что CERK участвует в кальций-зависимой дегрануляции тучных клеток . [ 5 ] [ 18 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и Сугиура М., Коно К., Лю Х., Симидзугава Т., Минекура Х., Шпигель С., Кохама Т. (июнь 2002 г.). «Церамидкиназа, новая липидкиназа. Молекулярное клонирование и функциональная характеристика» . Ж. Биол. Химия 277 (26): 23294–300. дои : 10.1074/jbc.M201535200 . ПМИД 11956206 .
- ^ Мураками М., Ито Х., Хагивара К., Ёсида К., Собуэ С., Итихара М., Такаги А., Кодзима Т., Танака К., Тамия-Коидзуми К., Киогасима М., Сузуки М., Банно Ю., Нодзава Ю., Мурате Т. (январь 2010 г.) . «ATRA ингибирует транскрипцию церамидкиназы в клеточной линии нейробластомы человека, клетках SH-SY5Y: роль COUP-TFI». Дж. Нейрохем . 112 (2): 511–20. дои : 10.1111/j.1471-4159.2009.06486.x . ПМИД 19903244 . S2CID 205621512 .
- ^ Перейти обратно: а б Баджали С.М., Мартин Т.Ф., этаж E (август 1989 г.). «Церамидкиназа синаптических везикул. Стимулируемая кальцием липидкиназа, которая очищается совместно с синаптическими везикулами головного мозга» . Ж. Биол. Хим . 264 (24): 14354–60. дои : 10.1016/S0021-9258(18)71685-2 . ПМИД 2547795 .
- ^ Баджали С.М., Бэтчелор Р. (2000). «Церамидкиназа». Часть А. Метаболизм сфинголипидов и передача сигналов в клетках . Методы энзимологии. Том. 300. стр. 207–15. дои : 10.1016/s0076-6879(00)11083-3 . ISBN 978-0-12-182212-5 . ПМИД 10563327 .
- ^ Перейти обратно: а б с Мицутаке С., Игараси Ю. (декабрь 2005 г.). «Кальмодулин участвует в Ca2+-зависимой активации церамидкиназы в качестве сенсора кальция» . Ж. Биол. Хим . 280 (49): 40436–41. дои : 10.1074/jbc.M501962200 . ПМИД 16203736 .
- ^ Хинковска-Гальчева В.Т., Боксер Л.А., Мэнсфилд П.Дж., Харш Д., Блэквуд А., Шайман Дж.А. (декабрь 1998 г.). «Образование церамид-1-фосфата при фагоцитозе нейтрофилов и его роль в слиянии липосом» . Ж. Биол. Хим . 273 (50): 33203–9. дои : 10.1074/jbc.273.50.33203 . ПМИД 9837889 .
- ^ Райли Дж., Ятоми Ю., Такафута Т., Одзаки Ю. (2003). «Образование церамид-1-фосфата в нейтрофилах». Акта Гематол . 109 (2): 76–83. дои : 10.1159/000068491 . ПМИД 12624491 . S2CID 29515663 .
- ^ Рибони Л., Басси Р., Анелли В., Виани П. (август 2002 г.). «Метаболическое образование церамид-1-фосфата в гранулярных клетках мозжечка: доказательства фосфорилирования церамидов различными метаболическими путями». Нейрохим. Рез . 27 (7–8): 711–6. дои : 10.1023/А:1020236419556 . ПМИД 12374205 . S2CID 1318998 .
- ^ Перейти обратно: а б Петтус Б.Дж., Белявска А., Шпигель С., Родди П., Ханнун Ю.А., Чалфант CE (октябрь 2003 г.). «Церамидкиназа опосредует высвобождение арахидоновой кислоты, индуцированное цитокинами и ионофорами кальция» . Ж. Биол. Хим . 278 (40): 38206–13. дои : 10.1074/jbc.M304816200 . ПМИД 12855693 .
- ^ Перейти обратно: а б с Карре А., Граф С., Стора С., Меччерякова Д., Чонга Р., Урц Н., Биллих А., Баумрукер Т., Борнансин Ф. (ноябрь 2004 г.). «Нацеливание и активность церамидкиназы, определяемые ее доменом гомологичности N-концевого плекстрина». Биохим. Биофиз. Рез. Общий . 324 (4): 1215–9. дои : 10.1016/j.bbrc.2004.09.181 . PMID 15504344 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Ламур Н.Ф., Стахелин Р.В., Виджесингхе Д.С., Масейка М., Ван Э., Аллегуд Дж.К., Меррилл А.Х., Чо В., Чалфант CE (июнь 2007 г.). «Церамидкиназа использует церамид, обеспечиваемый транспортным белком церамидов: локализация в органеллах синтеза эйкозаноидов» . Дж. Липид Рес . 48 (6): 1293–304. doi : 10.1194/jlr.M700083-JLR200 . ПМИД 17392267 .
- ^ Хихон, Массачусетс, Лесли CC (июнь 1997 г.). «Фосфолипазы А2». Семин. Сотовое развитие. Биол . 8 (3): 297–303. дои : 10.1006/scdb.1997.0151 . ПМИД 10024493 .
- ^ Дасгупта У, Бамба Т, Кьянтиа С, Карим П., Тайюн А.Н., Йонамин И, Рават С.С., Рао Р.П., Нагашима К., Фукусаки Э., Пури В., Дольф П.Дж., Швилле П., Ачарья Дж.К., Ачарья У (ноябрь 2009 г.). «Церамидкиназа регулирует фосфолипазу C и фосфатидилинозитол 4, 5, бисфосфат при фототрансдукции» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 106 (47): 20063–8. Бибкод : 2009PNAS..10620063D . дои : 10.1073/pnas.0911028106 . ПМЦ 2785292 . ПМИД 19892737 .
- ^ Гомес-Муньос А., Даффи П.А., Мартин А., О'Брайен Л., Бюн Х.С., Биттман Р., Бриндли Д.Н. (май 1995 г.). «Короткоцепочечные церамид-1-фосфаты являются новыми стимуляторами синтеза ДНК и деления клеток: антагонизм со стороны проницаемых для клеток церамидов». Мол. Фармакол . 47 (5): 833–9. ПМИД 7746276 .
- ^ Перейти обратно: а б Гангоити П., Бернаккьони С., Донати С., Ченчетти Ф., Ору А., Гомес-Муньос А., Бруни П. (март 2012 г.). «Церамид-1-фосфат стимулирует пролиферацию миобластов C2C12» . Биохимия . 94 (3): 597–607. дои : 10.1016/j.biochi.2011.09.009 . ПМК 3314975 . ПМИД 21945811 .
- ^ Чжу, Хуанху; Хан, Мин (23 ноября 2014 г.). «Изучение онтогенетических и физиологических функций жирных кислот и вариантов липидов посредством генетики червей и мух». Ежегодный обзор генетики . 48 (1). Годовые обзоры : 119–148. doi : 10.1146/annurev-genet-041814-095928 . ISSN 0066-4197 . ПМИД 25195508 .
- ^ Хинковска-Гальчева В., Боксер Л.А., Кинзельский А., Хираока М., Абэ А., Гопарью С., Шпигель С., Петти Х.Р., Шайман Дж.А. (июль 2005 г.). «Церамид-1-фосфат, медиатор фагоцитоза» . Ж. Биол. Химия 280 (28): 26612–21. дои : 10.1074/jbc.M501359200 . ПМИД 15899891 .
- ^ Мицутаке С., Ким Т.Дж., Инагаки Ю., Като М., Ямасита Т., Игараси Ю. (апрель 2004 г.). «Церамидкиназа опосредует кальций-зависимую дегрануляцию в тучных клетках» . Ж. Биол. Химия 279 (17): 17570–7. дои : 10.1074/jbc.M312885200 . ПМИД 14769792 .
