Główną aktywnością enzymatyczną PIKfyve jest fosforylacja PtdIns3P do PtdIns(3,5)P2 . Aktywność PIKfyve odpowiada za produkcję zarówno PtdIns(3,5)P2, jak i 5-fosforanu fosfatydyloinozytolu (PtdIns5P). PIKfyve jest dużym białkiem, zawierającym wiele domen funkcjonalnych i wyrażanym w kilku składanych formach. Zgłoszone mysie i ludzkie klony cDNA pełnej długości kodują białka o odpowiednio 2052 i 2098 resztach aminokwasowych. Poprzez bezpośrednie wiązanie błony PtdIns(3)P, domena palca FYVE PIKfyve jest niezbędna do zlokalizowania białka w ulotce cytozolowej endosomy . Upośledzona aktywność enzymatyczna PIKfyve przez dominujące przeszkadzające mutanty, ablację za pośrednictwem siRNA lub hamowanie farmakologiczne powoduje powiększenie lizosomu i wakuolizację cytoplazmy z powodu upośledzonej syntezy PtdIns(3,5)P2 i upośledzonego procesu rozszczepienia lizosomu i homeostazy. Tak więc, poprzez produkcję PtdIns(3,5)P2, PIKfyve bierze udział w kilku aspektach dynamiki pęcherzyków, wpływając w ten sposób na szereg szlaków transportowych, które wychodzą lub przechodzą przez układ endosomalny w drodze do sieci trans-Golgiego lub późniejszych przedziałów wzdłuż endocytarnej ścieżka.
Inhibitory PIKfyve jako potencjalne terapeutyki w leczeniu raka
Kilka małocząsteczkowych inhibitorów PIKfyve okazało się obiecujących jako leki przeciwnowotworowe w badaniach przedklinicznych ze względu na selektywną toksyczność w komórkach B chłoniaka nieziarniczego lub w komórkach glejaka U-251. Inhibitory PIKfyve powodują śmierć komórek również w komórkach czerniaka A-375, których wzrost i proliferacja zależą od autofagii, z powodu upośledzonej homeostazy lizosomów. Potencjalne zastosowanie terapeutyczne inhibitorów PIKfyve oczekuje na badania kliniczne.
Interakcje
PIKfyve fizycznie łączy się ze swoim regulatorem ArPIKfyve, białkiem kodowanym przez ludzki gen VAC14 i zawierającą domenę Sac1 PtdIns(3,5)P2-5-fosfatazę Sac3, kodowaną przez FIG4 , tworząc stabilny trójskładnikowy kompleks heterooligomeryczny, który jest rusztowany przez Interakcje homooligomeryczne ArPIKfyve. Obecność dwóch enzymów o przeciwnych aktywnościach dla syntezy i obrotu PtdIns(3,5)P2 w jednym kompleksie wskazuje na konieczność ścisłej kontroli poziomów PtdIns(3,5)P2. PIKfyve współdziała również z efektorem Rab9 RABEPK i adapterem kinezyny JLP, zakodowanym przez SPAG9 . Te interakcje łączą PIKfyve z endosomem opartym na mikrotubulach z ruchem sieciowym trans-Golgi . W warunkach przedłużonej aktywacji receptorów glutaminianu PIKfyve wiąże się i ułatwia lizosomalną degradację Cav 1.2 . , zależnego od napięcia kanału wapniowego typu 1.2, chroniąc w ten sposób neurony przed ekscytotoksycznością PIKfyve negatywnie reguluje egzocytozę zależną od Ca 2+ w komórkach neuroendokrynnych bez wpływu na kanały wapniowe bramkowane napięciem.
Biologia ewolucyjna
PIKFYVE należy do dużej rodziny konserwatywnych ewolucyjnie kinaz lipidowych. Geny z pojedynczą kopią, kodujące kinazy fosfoinozytydowe zawierające domenę FYVE o podobnej strukturze, istnieją w większości genomów, od drożdży po człowieka. Roślina A. thaliana ma kilka kopii enzymu. Wyższe eukarionty (po D. melanogaster ) uzyskują dodatkową domenę DEP . S. cerevisiae enzym Fab1p jest wymagany do syntezy PtdIns(3,5)P2 w warunkach podstawowych iw odpowiedzi na szok hiperosmotyczny. PtdIns5P, wytwarzany przez aktywność kinazy PIKfyve w komórkach ssaków, nie jest wykrywany w pączkujących drożdżach. Drożdże Fab1p łączą się z Vac14p (ortolog ludzkiego ArPIKfyve) i Fig4p (ortolog Sac3). Drożdżowy kompleks Fab1 zawiera również Vac7p i prawdopodobnie Atg18p, białka, które nie są wykrywane w ssaczym kompleksie PIKfyve. S. cerevisiae może przetrwać bez Fab1. Z kolei nokaut enzymów zawierających domenę FYVE u A. thaliana , D. melanogaster , C. elegans a M. musculus prowadzi do śmiertelności embrionów, co wskazuje, że kinazy fosfoinozytydowe zawierające domenę FYVE stały się niezbędne w embrionalnym rozwoju organizmów wielokomórkowych. Zatem w ewolucji kinazy fosfoinozytydowe zawierające domenę FYVE zachowują kilka aspektów organizacji strukturalnej, aktywności enzymatycznej i interakcji białkowych z pączkujących drożdży. U wyższych eukariontów enzymy uzyskują jedną dodatkową domenę, rolę w produkcji PtdIns5P, nowego zestawu oddziałujących białek i stają się niezbędne w rozwoju embrionalnym.
Brill LM, Salomon AR, Ficarro SB, Mukherji M, Stettler-Gill M, Peters EC (maj 2004). „Solidne profilowanie fosfoproteomiczne miejsc fosforylacji tyrozyny z ludzkich limfocytów T przy użyciu chromatografii powinowactwa z unieruchomionym metalem i tandemowej spektrometrii mas”. Chemia analityczna . 76 (10): 2763–72. doi : 10.1021/ac035352d . PMID 15144186 .
Rush J, Moritz A, Lee KA, Guo A, Goss VL, Spek EJ i in. (styczeń 2005). „Profilowanie powinowactwa immunologicznego fosforylacji tyrozyny w komórkach nowotworowych”. Biotechnologia przyrody . 23 (1): 94–101. doi : 10.1038/nbt1046 . PMID 15592455 . S2CID 7200157 .
