Rho-ассоциированная протеинкиназа - Rho-associated protein kinase

РОК
3d9v bio r 500.jpg
Кристаллическая структура человека ROCK I
Идентификаторы
Условное обозначение Rho-ассоциированная протеинкиназа
Альт. символы Rho-ассоциированная протеинкиназа, содержащая спиральную спираль
Ген NCBI 579202
Прочие данные
Номер ЕС 2.7.11.1

Rho-ассоциированная протеинкиназа ( ROCK ) представляет собой киназу, принадлежащую к семейству серин-треониновых киназ AGC (PKA / PKG / PKC) . Он участвует в основном в регулировании формы и движения клеток, воздействуя на цитоскелет .

ROCK ( ROCK1 и ROCK2 ) встречаются у млекопитающих (человек, крыса, мышь, корова), рыбок данио, Xenopus , беспозвоночных ( C. elegans , москит, дрозофила ) и кур. ROCK1 человека имеет молекулярную массу 158  кДа и является основным последующим эффектором малой GTPase RhoA . ROCK млекопитающих состоит из киназного домена, области спиральной спирали и домена гомологии плэкстрина (PH), который снижает киназную активность ROCK за счет аутоингибиторной внутримолекулярной складки, если RhoA-GTP отсутствует.

ROCK крысы были открыты как первые эффекторы Rho, и они индуцируют образование стрессовых волокон и очаговых адгезий путем фосфорилирования MLC (легкой цепи миозина). Из - за это фосфорилирование , то актин связывания миозина II и, таким образом, сократимость возрастает. Были идентифицированы две изоформы ROCK мыши - ROCK1 и ROCK2. ROCK1 в основном экспрессируется в легких , печени , селезенке , почках и яичках . Однако ROCK2 распределяется в основном в головном мозге и сердце .

Протеинкиназа C и Rho-ассоциированная протеинкиназа участвуют в регулировании поступления ионов кальция; эти ионы кальция, в свою очередь, стимулируют киназу легкой цепи миозина, вызывая сокращение.

Функция

Роль и регулирование ROCK

ROCK играет роль в широком спектре различных клеточных явлений, поскольку ROCK является нижестоящим эффекторным белком малой GTPase Rho , которая является одним из основных регуляторов цитоскелета .

1. ROCK является ключевым регулятором организации актина и, следовательно, регулятором миграции клеток, а именно:

ROCK могут фосфорилировать различные субстраты, включая LIM- киназу , легкую цепь миозина (MLC) и фосфатазу MLC . Эти субстраты после фосфорилирования регулируют организацию и сократимость актиновых филаментов следующим образом:

  • Количество актиновых филаментов

ROCK косвенно ингибирует деполимеризацию актиновых филаментов: ROCK фосфорилирует и активирует киназу LIM , которая, в свою очередь, фосфорилирует ADF / кофилин , тем самым инактивируя его активность деполимеризации актина. Это приводит к стабилизации актиновых филаментов и увеличению их количества. Таким образом, со временем количество мономеров актина, которые необходимы для продолжения полимеризации актина для миграции, становится ограниченным. Увеличение количества стабильных актиновых филаментов и потеря мономеров актина способствуют уменьшению миграции клеток.

  • Клеточная сократимость

ROCK также регулирует миграцию клеток, способствуя сокращению клеток и, таким образом, контактам между клеткой и субстратом. ROCK увеличивает активность моторного белка миозина II с помощью двух различных механизмов:

  • Во-первых, фосфорилирование легкой цепи миозина ( MLC ) увеличивает активность АТФазы миозина II . Таким образом, несколько связанных и активных миозинов, которые асинхронно активны на нескольких актиновых филаментах, перемещают актиновые филаменты друг против друга, что приводит к общему укорочению актиновых волокон.
  • Во-вторых, ROCK инактивирует фосфатазу MLC , что приводит к повышению уровня фосфорилированной MLC.

Таким образом, в обоих случаях активация ROCK с помощью Rho вызывает образование актиновых стрессовых волокон , пучков актиновых нитей противоположной полярности, содержащих миозин II, тропомиозин, кальдесмон и MLC-киназу, и, следовательно, фокальных контактов, которые представляют собой незрелые точки адгезии на основе интегрина. с внеклеточным субстратом.

2. Другие функции и цели

  • RhoA-GTP стимулирует фосфолипид-фосфатазную активность PTEN ( гомолог фосфатазы и тензина), белка- супрессора опухолей человека. Эта стимуляция, кажется, зависит от ROCK. Таким образом, PTEN важен для предотвращения неконтролируемого деления клеток, как это имеет место в раковых клетках.
  • ROCK играет важную роль в контроле клеточного цикла, он, по-видимому, ингибирует преждевременное разделение двух центриолей в G1, и предполагается, что он необходим для сокращения борозды дробления, что необходимо для завершения цитокинеза .
  • ROCK также, по-видимому, противодействуют сигнальному пути инсулина , что приводит к уменьшению размера клеток и влияет на судьбу клеток.
  • ROCKS играют роль в мембранных пузырях , морфологическом изменении, наблюдаемом в клетках, подверженных апоптозу . Проапоптотическая протеаза, каспаза 3, активирует активность киназы ROCK, отщепляя C-концевой домен PH. В результате аутоингибиторная внутримолекулярная складка ROCK отменяется. ROCK также регулирует фосфорилирование MLC и сократимость актомиозина, которые регулируют образование пузырей на мембране.
  • ROCK способствуют сокращению нейритов , вызывая коллапс конуса роста за счет активации сократимости актомиозина. Также возможно, что фосфорилирование белка-2 медиатора ответа на коллапсин (CRMP2) с помощью ROCK ингибирует функцию CRPM2, способствующую разрастанию аксонов, что приводит к коллапсу конуса роста.
  • ROCK регулируют адгезию между клетками: потеря активности ROCK, по-видимому, приводит к потере целостности плотных контактов в эндотелиальных клетках. В эпителиальных клетках ингибирование ROCK, по-видимому, снижает целостность плотных соединений. Активный ROCK в этих клетках, по-видимому, стимулирует нарушение межклеточных контактов, опосредованных E-кадгерином, путем активации сократимости актомиозина.

3. Другие цели ROCK

  • NHE1 (водородообменник натрия, участвующий в фокальных адгезиях и организации актина)
  • белки промежуточных филаментов: виментин, GFAP (глиальный фибриллярный кислый белок), NF-L (белок L нейрофиламента)
  • Связывающие F-актин белки: аддуцин, EF-1 и альфа (фактор элонгации, кофактор трансляции), MARCKS (субстрат миристилированной аланин-богатой С-киназы), капонин (неизвестная функция) и ERM (участвующий в связывании цитоскелтона актина с плазматическая мембрана).

Гомологи

Rho-ассоциированная, содержащая спиральную спираль протеинкиназа 1
Идентификаторы
Условное обозначение ROCK1
Ген NCBI 6093
HGNC 10251
OMIM 601702
RefSeq NM_005406
UniProt Q13464
Rho-ассоциированная, содержащая спиральную спираль протеинкиназа 2
Идентификаторы
Условное обозначение ROCK2
Ген NCBI 9475
HGNC 10252
OMIM 604002
RefSeq NM_004850
UniProt O75116

Две изоформы ROCK мыши, ROCK1 и ROCK2, обладают высокой гомологией . У них 65% общих аминокислотных последовательностей и 92% гомологии внутри их киназных доменов.

ROCK гомологичны другим киназам многоклеточных организмов, таким как киназа миотонической дистрофии ( DMPK ), DMPK-родственные киназы, связывающие белок 42 ( Cdc42 ), контролирующие деление клеток (MRCK), и цитронкиназа. Все эти киназы состоят из N-концевого киназного домена, структуры спиральной спирали и других функциональных мотивов на С-конце.

Регулирование

ROCK - это расположенная ниже эффекторная молекула Rho GTPase Rho, которая увеличивает активность киназы ROCK при связывании с ней.

Автоингибирование

Активность ROCK регулируется нарушением внутримолекулярного аутоингибирования. В общем, структура белков ROCK состоит из N-концевого киназного домена, спирально-спиральной области и домена PH, содержащего богатый цистеином домен (CRD) на С-конце. Rho-связывающий домен (RBD) расположен в непосредственной близости от домена PH.

Киназная активность ингибируется внутримолекулярным связыванием между С-концевым кластером домена RBD и доменом PH с N-концевым доменом киназы ROCK. Таким образом, активность киназы отключается, когда ROCK сворачивается внутримолекулярно. Активность киназы включается, когда Rho-GTP связывается с Rho-связывающим доменом ROCK, нарушая аутоингибиторное взаимодействие внутри ROCK, которое высвобождает киназный домен, потому что ROCK больше не сворачивается внутримолекулярно.

Другие регуляторы

Также было показано, что Rho - не единственный активатор ROCK. ROCK также может регулироваться липидами, в частности арахидоновой кислотой , и олигомеризацией белка , которая индуцирует N-концевое трансфосфорилирование.

Ингибиторы

Болезнь

Исследования последних двух десятилетий показал , что передача сигналов ROCK играет важную роль во многих заболеваний , в том числе сердечно - сосудистых заболеваний , нейродегенеративных заболеваний , таких как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз , и рак . Например, была выдвинута гипотеза, что ROCK играет важную роль в плейотропных эффектах статинов . ROCK1 / 2 вместе с киназами MRCKα / β вовлечены в пластичность миграции раковых клеток, феномен, который обеспечивает преимущество выживания раковых клеток во время лечения лекарствами ( лекарственная устойчивость ).

Исследователи разрабатывают ингибиторы ROCK, такие как RKI-1447, для лечения различных заболеваний, включая рак. Например, такие лекарства могут предотвращать распространение рака, блокируя миграцию клеток, останавливая распространение раковых клеток в соседние ткани.

Смотрите также

использованная литература