Tirozin-kinaza
Tirozin-kinaza je enzim koji može prenijeti fosfatnu grupu sa ATP-a na tirozinske ostatke specifičnog proteina unutar ćelije. Funkcionira kao prekidač "uključeno" ili "isključeno" u mnogim mobilnim funkcijama.
| Protein – enzim tirozin-kinaza | |
|---|---|
 | |
| Identifikatori | |
| Simbol | Pkinase_Tyr |
Tirozin-kinaze pripadaju široj klasi enzima poznatih kao protein-kinaze koji takođe vezuju fosfate za druge aminokiseline kao što su serin i treonin. Fosforilacija proteina kinazama je važan mehanizam za komunikaciju signala unutar ćelije (transdukcija signala) i regulaciju ćelijske aktivnosti, kao što je ćelijska dioba.
Protein-kinaze mogu mutirati, zaglaviti se u "uključenom" položaju i uzrokovati neregulirani rast ćelije, što je neophodan korak za razvoj raka. Stoga su inhibitori kinaze, kao što je imatinib, često efikasni za tretman raka.
Većina tirozin-kinaza ima pridruženu protein-tirozin fosfatazu, koja uklanja fosfatnu grupu.
Reakcija
uredi
Protein-kinaze su grupa enzima sa katalitskom podjedinicom, koja prenosi gama (terminalni) fosfat sa nukleozid-trifosfata (često ATP) na jedan ili više aminokiselinskih ostataka na strani proteinskog supstrata – lanca, što rezultira konformacijskom promjenom koja utječe na funkciju proteina. Enzimi spadaju u dvije široke klase, okarakterizirane prma specifičnosti supstrata:
- serin/treonin-specifična i
- tirozin-specifična (predmet ovog članka).[1]
Struktura
urediMeđu brojnim strukturnim karakteristikama koje se mogu prepoznati u svim proteinskim tirozin-kinazama su mjesto vezanja ATP-a, tri ostatka za koje se smatra da su povezana sa funkcijom treće fosfatne grupe (često zvane gama-fosfatnom grupom). ATP molekula vezana je za enzim i moguće katalitsko mjesto enzima koji je od aminokiselina.[2] Također su među proteinskim tirozin kinazama vrlo česte dvije peptidne sekvence.[2]
Postoji preko 100 trodimenzijskih (3D) struktura tirozin-kinaza dostupnih u PDB. Primjer je PDB 1IRK, kristalna struktura domena tirozin-kinaze ljudskog insulinskog receptora.
Funkcija
urediKinaze su je porodica enzima koji su odgovorni za kataliziranje prijenosa fosforilne grupe sa donora nukleozid-trifosfata, kao što je ATP, na molekulu akceptora.[3] Tyrosine kinases catalyze the phosphorylation of tyrosine residues in proteins.[3] Fosforilacija ostataka tirozina zauzvrat uzrokuje promjenu u funkciji proteina u kojem se oni nalaze.[3]
Fosforilacija na ostacima tirozina kontrolira širok spektar svojstava u proteinima kao što su aktivnost enzima, subćelijska lokalizacija i interakcija između molekula.[4] Nadalje, tirozin-kinaze funkcioniraju u kaskadama mnogih transdukcija signala u kojima vanćelijski signali prenose se kroz ćelijsku membranu u citoplazmu i često u jedro, gdje ekspresija gena može biti modificirana.[4] Konačno mutacijama raka može se izazvati da neke tirozin-kinaze postanu konstitutivno aktivne, neprekidno funkcionalno stanje koje može doprinijeti započinjanju ili napredovanju raka.
Tirozin-kinaze funkcioniraju u različitim procesima, putevima i akcijama i odgovorne su za ključne događaje u tijelu. Receptorske tirozin-kinaze funkcioniraju u transmembranskoj signalizaciji, dok tirozin-kinaze unutar ćelije funkcioniraju u prijenosu signala u jedro.[5] Aktivnost tirozin-kinaze u jedru uključuje kontrolu ćelijskog ciklusa i svojstva faktora transkripcije.[4] Na ovaj način, u stvari, aktivnost tirozin-kinaze uključena je u mitogenezu ili indukciju mitoze u ćeliji; tokom ovog procesa, proteini u citosolu i proteini u jedru fosforiliraju se na ostacima tirozina.[4] Ćelijski rast i reprodukcija mogu se u određenoj mjeri oslanjati na tirozin-kinazu. Funkcija tirozin-kinaze je uočena u jedarnom matriksu, koji ne sadrži hromatin, već jedarni omotač i "vlaknastu mrežu" koja služi za fizičku stabilizaciju DNK.[4] Preciznije, Lyn, tip kinaze u porodici Src koja je identificirana u jedarnom matriksu, izgleda da kontrolira ćelijski ciklus . Tirozin-kinaze porodice Src su blisko povezane, ali pokazuju široku lepezu funkcionalnosti. Uloge ili ekspresije tirozin-kinaza porodice Src značajno variraju, u zavisnosti od tipa ćelije, kao i tokom rasta i diferencijacije ćelije.[4] Poznato je da porodice Lyn i Src tirozin-kinaze funkcioniraju u putem transdukcije signala.[4] Postoje dokazi da se Lyn nalazi na ćelijskoj membrani; Lyn je fizički i funkcionalno povezan s različitim receptorskim molekulama.[4]
Fibroblast – tip ćelija koje sintetiziraju vanćelijski matriks i kolagen i uključen je u zacjeljivanje rana – koje su transformirane poliomavirusom posjedujući veću aktivnost tirozina u ćelijskom matriksu. Nadalje, utvrđeno je da je aktivnost tirozin-kinaze u korelaciji sa ćelijskom transformacijom.[4] Također je pokazano da je fosforilacija srednjeg T-antigena na tirozinu također povezana sa transformacijom ćelije, promjenom koja je slična ćelijskom rastu ili reprodukciji.[4] Prijenos mehaničke sile i regulacijskih signala prilično su fundamentalni za normalan opstanak živog organizma. Protein tirozin-kinaza također ima ulogu u ovoj aktivnosti. Protein tirozin-kinaza zvana pp125 je vjerovatno najpodobnija pod uticajem ćelijskih fokusnih adhezija, na šta ukazuje imunofluorescentna lokalizacija navedene kinaze. Fokusne adhezije su makromolekulske strukture koje funkcioniraju u prijenosu mehaničke sile i regulatornih signala.[2] U naučnoj zajednici, pp125 naziva se i FAK (fokusna adheziona kinaza), zbog gore pomenutog prisustva u ćelijskim fokusnim adhezijama. Protein tirozin-kinaza pp125 jedan je od glavnih proteina koji sadrže fosfotirozin u netaknutim (netransformiranim) ćelijama fibroblasta ptica i glodara.[2]
Fibroblasti su tip ćelije odgovoran za zacjeljivanje rana i ćelijsku strukturu kod životinja, među nizom drugih relativno manjih, ali važnih funkcija koje se obavljaju često ili povremeno. Sekvenca i struktura pp125, u poređenju sa Nacionalnom fondacijom za biomedicinska istraživanja i bazama podataka GenBank,[2] mogu biti prilično jedinstveni, što znači da bi mogao biti novi član porodice protein tirozin-kinaze. Ova tirozin-kinaza je do oko 70% jedinstvena u poređenju sa nekim drugim proteinskim tirozin-kinazama, što se razlikuje od onih između stvarnih članova ustanovljene proteinske porodice tirozin-kinaza.[2] Također, aminokiselinska sekvenca koja je uočena indirektno označava da je povezana sa citoplazmom, nazivajući je tako jednom u velikoj grupi citoplazmatskih proteinskih tirozin-kinaza.[2] Kada su pronađena monoklonska antitijela, otkriveno je da je prepoznaju.[2] Monoklonska antitela, iz ćelija kokošijeg embriona transformisanih pp60v-src, prepoznaju sedam različitih proteina koji sadrže fosfotirozin.[2] Jedno od ovih monoklonskih antitela, zvano 2A12, prepoznaje i podržava ideju da je pp125, u stvari, proteinska tirozin-kinaza.[2]
Ćelijska proliferacija, kao što je detaljno objašnjeno gore, može se dijelom oslanjati na tirozin-kinazu.[4] Funkcija tirozin-kinaze uočena je u jedarnom matriksu. Lyn, tip kinaze koji je prvi otkriven u tom matriksu, dio je porodice Src tirozin-kinaza, koje mogu biti u jedru diferencirajućih, kalcijski induciranih kertinocita. U jedarnom matriksu, među jedarnom ovojnicom i "vlaknastim mrežama" koja fizički stabilizira DNK, pronađena je Lyn, kako funkcionira u vezi s matriksom. Također, izgleda da je uslovljena ćelijskim ciklusom.[4] Doprinos Lyn proteina ukupnoj aktivnosti tirozin-kinaze unutar jedarnog matriksa je međutim nepoznat; budući da je Lyn dobijen samo djelimično, nije se moglo izvršiti precizno mjerenje njegove aktivnosti.[4] Indikacije, kao takve, su da, prema Vegesni et al. (1996.), Lyn polipeptidi povezani sa aktivnošću tirozin-kinaze u jedarnom matriksu. Ekstrahovani Lyn bio je enzimski aktivan, pružajući podršku za ovu ideju.
Još jedna moguća i vjerojatna uloga proteinske tirozin-kinaze je ona u slučaju zatajenja cirkulacije i disfunkcije organa, uzrokovanih endotoksinom kod pacova, gdje su efekti inhibitora tirfostin i genistein uključeni u proteinsku tirozin-kinazu.[5] Signali u okruženju koje primaju receptori u ćelijskim membranama prenose se u ćelijsku citoplazmu. Transmembranska signalizacija zbog receptorskih tirozin-kinaza, prema Bae et al. (2009), u velikoj se mjeri oslanja na interakcije, naprimjer, posredovane domenom proteina SH2; eksperimentalno je utvrđeno da je selektivnost proteinskog domena SH2 funkcionalna u posredovanju ćelijskih procesa koji uključuju tirozin-kinazu. Receptorske tirozin-kinaze mogu, na ovaj način, uticati na signalizaciju receptora faktora rasta. Ovo je jedna od temeljnijih funkcija ćelijske komunikacije Metazoa.[6]
Porodice
urediTirozin-kinaze dijele se u dvije glavne porodice:
- transmembranske receptorske kinaze
- Citoplazmatski proteini tirozin-kinaza
Više od 90 proteinskih tirozin-kinaza (PTK) pronađeno je u ljudskom genomu. Podijeljene su u dvije klase, receptorske i nereceptorske tirozin-kinaze.
=Receptor
urediDo 2004. bilo je poznato 58 receptorskih tirozin-kinaza (RTK), grupisanih u 20 potporodica. Imaju ključnu ulogu u različitim ćelijskim aktivnostima, uključujući rast (preko signaliziranja neurotrofina), diferencijaciju, metabolizam, adheziju, pokretljivost, smrt.[7] RTK-i sastoje se od vanćelijskog domena, koji veže specifični ligand, transmembranskog domena i unutarćelijskog katalitskog domena, koji je u stanju da veže i fosforilira odabrane supstrate. Vezivanje liganda za vanćelijsku regiju uzrokuje niz strukturnih preuređivanja u RTK koji dovode do njegove enzimske aktivacije. Konkretno, kretanje nekih dijelova kinaznog domena daje slobodan pristup aktivnom mjestu adenozin-trifosfata (ATP) i podloge. Ovo pokreće kaskadu događaja putem fosforilacija unutarćelijskih proteina koji na kraju prenose ("transduciraju") vanćelijskii signal u jedro, uzrokujući promjene u ekspresiji gena.
Mnogi RTK su uključeni u onkogenezu, bilo mutacijom gena, ili hromosomskom translokacijom,[8] ili jednostavno prekomjernim eksprimiranjem. U svakom slučaju, rezultat je hiperaktivna kinaza, koja daje aberantni, ligand-neovisni, neregulirani stimulans rasta kancerskim ćelijama
Inhibitori
urediDa bi se smanjila aktivnost enzima, molekule inhibitora se vezuju za enzime. Smanjenje aktivnosti enzima može onemogućiti patogen ili ispraviti sistem koji nepravilno funkcionira; kao takvi, razvijeni su mnogi inhibitori enzima da bi ih šira javnost koristila kao lijekove.
Primjeri
urediLjudski proteini koji sadrže ovaj proteinski domen uključuju:
- AATK; ABL; ABL2; ALK; AXL;
- BLK; BMX; BTK;
- CSF1R; CSK;
- DDR1; DDR2;
- EGFR; EPHA1; EPHA2; EPHA3; EPHA4; EPHA5; EPHA6; EPHA7; EPHA8; EPHA10; EPHB1; EPHB2; EPHB3; EPHB4; EPHB6; ERBB2; ERBB3; ERBB4;
- FER; FES; FGFR1; FGFR2; FGFR3; FGFR4; FGR; FLT1; FLT3; FLT4; FRK; FYN;
- GSG2; HCK; IGF1R; ILK; INSR; INSRR; IRAK4; ITK;
- JAK1; JAK2; JAK3; KDR; KIT; KSR1; LCK; LMTK2; LMTK3; LTK; LYN; MATK; MERTK; MET; MLTK; MST1R; MUSK; NPR1; NTRK1; NTRK2; NTRK3;
- PDGFRA; PDGFRB; PLK4; PTK2; PTK2B; PTK6; PTK7; RET; ROR1; ROR2; ROS1; RYK; SGK493; SRC; SRMS; STYK1; SYK;
- TEC; TEK; TEX14; TIE1; TNK1; TNK2; TNNI3K; TXK; TYK2; TYRO3; YES1; ZAP70
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Hanks SK, Quinn AM, Hunter T (juli 1988). "The protein kinase family: conserved features and deduced phylogeny of the catalytic domains". Science. 241 (4861): 42–52. Bibcode:1988Sci...241...42H. doi:10.1126/science.3291115. PMID 3291115.
- ^ a b c d e f g h i j Schaller MD, Borgman CA, Cobb BS, Vines RR, Reynolds AB, Parsons JT (juni 1992). "pp125FAK a structurally distinctive protein-tyrosine kinase associated with focal adhesions". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 89 (11): 5192–6. Bibcode:1992PNAS...89.5192S. doi:10.1073/pnas.89.11.5192. PMC 49256. PMID 1594631.
- ^ a b c Cox, Michael; Nelson, David R. (2008). Lehninger: Principles of Biochemistry (fifth izd.). W H Freeman & Co. ISBN 978-1-4292-2416-1.
- ^ a b c d e f g h i j k l m Radha V, Nambirajan S, Swarup G (mart 1996). "Association of Lyn tyrosine kinase with the nuclear matrix and cell-cycle-dependent changes in matrix-associated tyrosine kinase activity". European Journal of Biochemistry. 236 (2): 352–9. doi:10.1111/j.1432-1033.1996.00352.x. PMID 8612602.
- ^ a b Ruetten H, Thiemermann C (septembar 1997). "Effects of tyrphostins and genistein on the circulatory failure and organ dysfunction caused by endotoxin in the rat: a possible role for protein tyrosine kinase". British Journal of Pharmacology. 122 (1): 59–70. doi:10.1038/sj.bjp.0701345. PMC 1564904. PMID 9298529.
- ^ Dengjel J, Kratchmarova I, Blagoev B (oktobar 2009). "Receptor tyrosine kinase signaling: a view from quantitative proteomics". Molecular BioSystems. 5 (10): 1112–21. doi:10.1039/b909534a. PMID 19756300.
- ^ Bhise SB, Nalawade AD, Wadhawa H (decembar 2004). "Role of protein tyrosine kinase inhibitors in cancer therapeutics". Indian Journal of Biochemistry & Biophysics. 41 (6): 273–80. PMID 22900354.
- ^ Gunby RH, Sala E, Tartari CJ, Puttini M, Gambacorti-Passerini C, Mologni L (novembar 2007). "Oncogenic fusion tyrosine kinases as molecular targets for anti-cancer therapy". Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 7 (6): 594–611. doi:10.2174/187152007784111340. PMID 18045055.
Vanjski linkovi
urediEukaryotic Linear Motif resource motif class MOD_TYR_CSK
