Kinaza ceramidowa
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kinazy ceramidowej | |||||||||
| nr WE | 2.7.1.138 | ||||||||
| nr CAS | 123175-68-8 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRYM | profil | ||||||||
| Struktury PDB | RCSB PDB PDBe PDB suma | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
W enzymologii kinaza ceramidowa , w skrócie CERK ( EC 2.7.1.138 ) jest enzymem , który katalizuje reakcję chemiczną :
- ATP + ceramid ADP + ceramido-1-fosforan
Zatem dwoma substratami tego enzymu są ATP i ceramid , podczas gdy jego dwoma produktami są ADP i ceramido-1-fosforan .
Enzym ten należy do rodziny transferaz , w szczególności przenoszących grupy zawierające fosfor ( fosfotransferazy ) z grupą alkoholową jako akceptorem. Systematyczna nazwa tej klasy enzymów to ATP:ceramido-1-fosfotransferaza . Enzym ten jest również nazywany kinazą acylosfingozynową . Enzym ten bierze udział w metabolizmie sfingolipidów .
Gen
CERK jest kodowany przez gen CERK. Gen CERK znajduje się na ludzkim chromosomie 22q 13, zawiera 13 eksonów i ma około 4,5 kb długości. CERK ma wspólną homologię sekwencji z kinazą sfingozyny typu I, w tym N-końcową domenę homologii plekstryny (PH) i domenę kinazy diacyloglicerolu . Wyszukiwanie BLAST wyrażonego znacznika sekwencji (EST) przez Sugiurę i współpracowników dało wyniki pokazujące ortologiczne geny CERK u innych eukariontów, w tym Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans i Oryza sativa . Homolog myszy został również sklonowany .
Kompletny gen ludzkiego CERK zawiera 4459 bp, który składa się z nieulegającego translacji regionu 5' o długości 123 bp , 2772 bp 3'-niekodującego i otwartej ramki odczytu o wielkości 1611 bp . Analiza sekwencji CERK przypuszczalnie sugeruje, że istnieją następujące miejsca modyfikacji potranslacyjnych : 4 miejsca N- glikozylacji , 15 miejsc fosforylacji , 5 miejsc prenylacji i 2 miejsca amidacji . Kompletny gen mysiego CERK różnił się nieznacznie, zawierając otwartą ramkę odczytu 1593 bp. Zmniejszona długość otwartej ramki odczytu powoduje utratę 2 miejsc prenylacji i 1 miejsca amidacji.
W ludzkim CERK element podobny do kwasu retinowego (RARE) występuje między -40 pz a -28 pz i zawiera sekwencję: TCCCCG C CGCCCG. RARE-like odgrywa rolę w transkrypcji CERK. Podejrzewa się, że w obecności kwasu all-trans-retinowego (ATRA), czynnika transkrypcyjnego upstream promotora albuminy jaja kurzego I (COUP-TFI), receptora kwasu retinowego (RAR α ), receptora retinoidowego X (RXR α ) wiążą się CERK w komórkach 5H-SY5Y. Jednak ekspresja CERK różni się w zależności od linii komórkowej . W przeciwieństwie do komórek nerwiaka zarodkowego SH-SY5Y , komórki białaczki HL60 nie wykazywały wiązania CERK nawet w obecności ATRA. Sugeruje to, że zróżnicowana ekspresja RARα , RXRα i COUP-PTI może określać poziomy transkrypcji w różnych liniach komórkowych.
Białko
CERK jest enzymem składającym się z 537 aminokwasów u ludzi (531 u myszy). CERK został po raz pierwszy odkryty w 1989 roku, kiedy został oczyszczony razem z pęcherzykami synaptycznymi z komórek mózgowych . Po odkryciu zaproponowano, że CERK jest kinazą ceramidową, która działa w obecności μM stężenia anionów wapnia . Ponieważ CERK nie ma miejsca wiązania wapnia, mechanizm regulacyjny CERK był słabo poznany. Później potwierdzono, że CERK wiąże kalmodulinę w obecności wapnia, co wskazuje, że najpierw kalmodulina wiąże wapń, a następnie CERK. Po związaniu CERK staje się aktywny i jest zdolny do fosforylacji ceramidów. Wiązanie kalmoduliny zachodzi między aminokwasami 420 i 437 w CERK na domniemanym motywie wiązania kalmoduliny 1-8-14B . Motyw wiążący w CERK zawiera leu -422, phe -429 i leu-435, które odpowiednio odpowiadają 1., 8. i 14. hydrofobowym aminokwasom, do których wiąże się kalmodulina. Mutacja Phe-429 powoduje słabe wiązanie kalmoduliny, podczas gdy mutacje Phe-331 lub Phe-335 całkowicie wykluczają wiązanie.
Aktywność CERK obserwowano przede wszystkim w ludzkich neutrofilach , komórkach ziarnistych mózgu i komórkach płuc pochodzących z nabłonka . Gdy jest nieaktywny, CERK jest zawieszony w cytozolu komórki. Gdy CERK jest aktywowany przez interleukinę-1β , jest zlokalizowany w trans-Golgi i stamtąd prawdopodobnie dostarczany do błony plazmatycznej . Aktywacja może również powodować lokalizację CERK w endosomach . Domena PH CERK odgrywa integralną rolę w tej lokalizacji. Po zlokalizowaniu w trans-Golgiego CERK aktywuje cytozolową fosfolipazę A2 (cPLA2 ) , która zlokalizowała się w trans-Golgim. Aktywacja cPLA 2 powoduje hydrolizę fosfolipidów błonowych z wytworzeniem kwasu arachidonowego . Wykazano również, że kinaza ceramidowa reguluje lokalizację i poziom 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) wytwarzanego z NORPA, homologu fosfolipazy C u Drosophila melanogaster . Oprócz lokalizacji endosomalnej i trans-Golgiego, stwierdzono, że CERK lokalizuje się na zewnętrznej mitochondrialnej w miejscu lokalizacji COX-2 w komórkach A549 .
Ceramido-1-fosforan
Jako kinaza lipidowa CERK odpowiada za fosforylację ceramidów. CERK jest zdolny do fosforylacji wielu gatunków ceramidów. Chociaż CERK fosforyluje ceramidy C2, C20, C22 i C24, substratowa jest dość słaba. Natomiast CERK ma największą specyficzność substratową dla ceramidów C6, C8 i C16, co wskazuje, że lokalizacja grupy sfingozyny odgrywa rolę w specyficzności. Dihydroceramid może być również fosforylowany przez CERK, ale w mniejszym stopniu. W przeciwieństwie do ceramidu C6, CERK ma niską specyficzność względem dihydroceramidu C6, ale zachowuje wysoką specyficzność względem dihydroceramidu C8. Białka transportujące ceramidy (CERT) transportują ceramidy do CERK w celu fosforylacji. Uważa się, że fosforylacja ceramidów w celu wytworzenia ceramido-1-fosforanu (C-1-P) ułatwia lokalizację cPLA2 w trans-golgim, tak że CERK może aktywować cPLA2.
Funkcje w biologii molekularnej
Przeżywalność i proliferacja komórek
Produkcja C-1-P wzmacnia przeżywalność i proliferację komórek . Wykazano, że C-1-P promuje syntezę DNA w fibroblastach . C-1-P zapobiega również apoptozie poprzez hamowanie szlaku kaspaza-9 / kaspaza-3 i zapobieganie fragmentacji DNA w makrofagach . Uważa się, że dzieje się to poprzez interakcję C-1-P i blokowanie funkcjonalności kwaśnej sfingomielinazy . Powoduje to zmniejszenie produkcji ceramidów, co wyklucza apoptozę. Ostatnio wykazano, że fosforylacja ceramidu przez CERK stymuluje mioblastów . Wykazano, że C-1-P utrwala fosforylację syntazy glikogenu -3 β i białka siatkówczaka , co przyczynia się do przejścia z fazy G1 do fazy M cyklu komórkowego . Dodatkowo, wydaje się, że wytwarzanie C-1 - P skutkuje zwiększoną ekspresją cykliny D. CERK wykazał zdolność do aktywacji 3-kinazy fosfatydyloinozytolu / Akt (PI3K/Akt), ERK1 / 2 i mTOR . Zdolność CERK do wytwarzania cząsteczek sygnałowych, które ułatwiają aktywację proliferacji komórek, a także ich interakcja z PI3K/Akt i mTOR wskazują, że rozregulowana ekspresja CERK może prowadzić do raka . [ potrzebne źródło ] W Drosophila Dasgupta i wsp. 2009 stwierdzili, że CerK zwiększa proapoptotyczną aktywność ceramidu, a to zwiększa obrót apoptotyczny komórek fotoreceptorów .
Inne role
Oprócz przeżycia i proliferacji komórek, CERK bierze udział w wielu innych procesach. Uważa się, że CERK bierze udział w zmianie tratw lipidowych poprzez wytwarzanie C-1-P, przyczyniając się do tworzenia fagosomów w leukocytach wielojądrzastych . Stwierdzono również, że CERK uczestniczy w zależnej od wapnia degranulacji komórek tucznych .
