WikiDer > CDK-активирующая киназа

CDK-activating kinase
Связывание циклина само по себе вызывает частичную активацию Cdks, но для полной активации также требуется активация фосфорилирования с помощью CAK. В клетках животных CAK фосфорилирует субъединицу Cdk только после связывания циклина, поэтому две стадии активации Cdk обычно упорядочены, как показано здесь, причем связывание циклина происходит первым. Бутонирующие дрожжи содержат другую версию CAK, которая может фосфорилировать Cdk даже в отсутствие циклина, и поэтому две стадии активации могут происходить в любом порядке. Во всех случаях CAK имеет тенденцию постоянно находиться в избытке в клетке, так что связывание циклина является лимитирующим этапом в активации Cdk.

CDK-активирующая киназа (CAK) активирует циклин-CDK комплекс путем фосфорилирования остатка 160 треонина в CDK цикл активации. САК сам является членом семейства Cdk и действует как положительный регулятор Cdk1, Cdk2, Cdk4, и Cdk6.[1]

Каталитическая активность

Cdk активация требует двух шагов. Во-первых, циклин должен связываться с Cdk. На втором этапе САК должен фосфорилировать циклин-Cdk комплекс на остатке треонина 160, который расположен в Cdk сегмент активации. поскольку CDK нужно быть свободным от Белки-ингибиторы Cdk (CKI) Считается, что активность САК, связанная с циклинами для активации, косвенно регулируется циклинами.[кем?]

Фосфорилирование обычно считается обратимой модификацией, используемой для изменения активности фермента в различных условиях. Однако активируя фосфорилирование Cdk by CAK, похоже, является исключением из этой тенденции. Фактически, активность САК остается высокой на протяжении всего клеточного цикла и не регулируется никаким известным механизмом контроля клеточного цикла. Однако по сравнению с нормальными клетками активность САК снижена в покоящихся клетках G0 и немного повышена в опухолевых клетках.[1]

У млекопитающих активация фосфорилирования САК может происходить только после связывания циклина. У почкующихся дрожжей активация фосфорилирования САК может происходить до связывания циклина. Как у человека, так и у дрожжей связывание циклина является лимитирующей стадией активации Cdk. Следовательно, фосфорилирование Cdk с помощью CAK считается посттрансляционная модификация что необходимо для активности ферментов. Хотя активация фосфорилирования с помощью САК не используется для целей регуляции клеточного цикла, это высококонсервативный процесс, поскольку САК также регулирует транскрипцию.

Ортологи

У животных (например, H. sapiens, слева) тримерный фермент CAK, содержащий Cdk7, действует как в активации Cdks, так и в регуляции транскрипции с помощью РНК-полимеразы II. В почкующихся дрожжах S. cerevisiae (справа) гомологичный фермент Kin28 не вносит вклад в активацию Cdk, но полностью сосредоточен на контроле транскрипции. У этого вида неродственная протеинкиназа Cak1 активирует Cdks. Делящиеся дрожжи S. pombe (в центре) занимают промежуточное положение, в котором активация Cdk может быть достигнута как гомологом Cdk7 Mcs6, так и гомологом Cak1, Csk1. Cdk7, Kin28 и Mcs6 все являются Cdk, активность которых также усиливается за счет фосфорилирования остатков в их Т-петлях. У почкующихся и делящихся дрожжей это фосфорилирование осуществляется с помощью Cak1 и Csk1 соответственно. Киназа, которая фосфорилирует Cdk7 у животных, не ясна.

САК сильно различается у разных видов. У позвоночных и дрозофилии САК представляет собой тримерный белковый комплекс, состоящий из Cdk7 (Cdk-родственная протеинкиназа), cyclinH и Мат1.[2] Субблок Cdk7 отвечает за Cdk активация, пока Мат1 субъединица отвечает за транскрипцию. Тример САК может фосфорилироваться на активационном сегменте субъединицы Cdk7. Однако в отличие от других CDK, это фосфорилирование может не быть существенным для активности САК. В присутствии Мат1, активация САК не требует фосфорилирования активационного сегмента. Однако в отсутствие Мат1, фосфорилирование сегмента активации необходимо для активности САК.[1]

У позвоночных САК локализуется в ядре. Это свидетельствует о том, что САК участвует не только в регуляции клеточного цикла, но также и в транскрипции. Фактически, Cdk7 субъединица САК позвоночных фосфорилирует несколько компонентов транскрипционного аппарата.

В почкующихся дрожжах САК является мономерной протеинкиназой и обозначается как Cak1.[2] Cak1 отдаленно гомологичен CDK. Cak1 располагается в цитоплазме и отвечает за Cdk активация. Бутоновые дрожжи Cdk7 гомолог, Kin28, не обладает активностью САК.

Делящиеся дрожжи имеют два САК с перекрывающимися и специализированными функциями. Первый САК представляет собой комплекс Msc6 и Msc2. Комплекс Msc6 и Msc2 связан с комплексом Cdk7-cyclinH позвоночных. Комплекс Msc6 и Msc2 не только активирует Cdks клеточного цикла, но также регулирует экспрессию генов, поскольку он является частью фактора транскрипции. TFIIH. Вторые делящиеся дрожжи CAK, Csk1, являются ортологом почкующихся дрожжей Cak1. Csk1 может активировать Cdk, но не важен для работы Cdk.[2]

Таблица Cdk-активирующие киназы
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_7.jpg.
Предоставлено: Издательство Оксфордского университета "Морган: клеточный цикл"

Cdkactivation
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-3-3_8.jpg
Предоставлено: Издательство Оксфордского университета "Морган: клеточный цикл"

Структура

Соответствие Cdk2 Активный сайт резко изменяется при связывании циклина и фосфорилировании САК. Активный сайт Cdk2 лежит в щели между двумя долями киназы. АТФ связывается глубоко внутри расщелины, а его фосфат направлен наружу. Белковые субстраты связываются с входом в щель активного сайта.

В неактивной форме Cdk2 не может связывать субстрат, потому что вход в его активный сайт блокируется Т-петлей. Неактивный Cdk2 также имеет неверно ориентированный АТФ сайт привязки. Когда Cdk2 неактивен, малая спираль L12 толкает большую спираль PSTAIRE наружу. Спираль PSTAIRE содержит остаток глутамата 51, который важен для позиционирования АТФ фосфаты.[2]

Когда cyclinA связывается, происходит несколько конформационных изменений. Т-петля выходит за пределы входа в активный сайт и больше не блокирует сайт связывания субстрата. Спираль PSTAIRE движется внутрь. Спираль L12 становится бета-цепью. Это позволяет глутамату 51 взаимодействовать с лизином 33. Аспартат 145 также меняет положение. Вместе эти структурные изменения позволяют АТФ фосфаты для правильного связывания.[2]

Когда CAK фосфорилирует CDK остатка треонина 160, T-петля сглаживается и более тесно взаимодействует с циклином A. Фосфорилирование также позволяет Cdk для более эффективного взаимодействия с субстратами, содержащими последовательность SPXK. Фосфорилирование также увеличивает активность циклина А-Cdk2 сложный. Различные циклины вызывают разные изменения конформации в Cdk.

Ссылка на изображение - Структурная основа Cdk Активация
http://www.oup.com/uk/orc/bin/9780199206100/resources/figures/nsp-cellcycle-3-4-3_12.jpg
Предоставлено: Издательство Оксфордского университета "Морган: клеточный цикл"

Дополнительные функции

Помимо активации Компакт-диски, CAK также регулирует транскрипцию. Были идентифицированы две формы САК: свободный САК и САК, ассоциированный с TFIIH. Свободных САК больше, чем САК, связанных с TFIIH.[1] Свободные фосфорилаты САК CDK и участвует в регуляции клеточного цикла. Ассоциированный САК является частью общего фактора транскрипции TFIIH. CAK, связанный с TFIIH фосфорилирует белки, участвующие в транскрипции, включая РНК-полимеразу II. Более конкретно, ассоциированный САК участвует в клиренсе промотора и прогрессировании транскрипции от стадии преиниции до стадии инициации.

У позвоночных тримерный комплекс САК отвечает за регуляцию транскрипции. У бутонизированных дрожжей Cdk7 гомолог, Kin28, регулирует транскрипцию. У делящихся дрожжей комплекс Msc6 Msc2 контролирует базальную транскрипцию генов.[2]

Помимо регуляции транскрипции, САК также усиливает транскрипцию за счет фосфорилирования рецепторов ретиноевой кислоты и эстрогена. Фосфорилирование этих рецепторов приводит к усилению экспрессии генов-мишеней. В лейкозных клетках, где ДНК повреждена, способность САК фосфорилировать ретиноевую кислоту и рецепторы эстрогена снижается. Снижение активности CAK создает петлю обратной связи, которая отключает активность TFIIH.

САК также играет роль в ответе на повреждение ДНК.[1] Активность САК, связанного с TFIIH, снижается, когда ДНК повреждается УФ-облучением. Ингибирование САК предотвращает развитие клеточного цикла. Этот механизм обеспечивает точность передачи хромосом.[1]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж Лолли Дж., Джонсон Л. Н. (апрель 2005 г.). «САК-циклин-зависимая активирующая киназа: ключевая киназа в контроле клеточного цикла и мишень для лекарств?». Клеточный цикл. 4 (4): 572–7. Дои:10.4161 / cc.4.4.1607. PMID 15876871.
  2. ^ а б c d е ж Морган, Дэвид Л. (2007). Клеточный цикл: принципы контроля. Лондон: Издается New Science Press совместно с Oxford University Press. ISBN 0-87893-508-8.

внешние ссылки