Mitogeeni -aktivoitu proteiinikinaasi - Mitogen-activated protein kinase

Mitogeeni-aktivoitu proteiinikinaasi
Tunnisteet
EY -nro 2.7.11.24
CAS -nro 142243-02-5
Tietokannat
IntEnz IntEnz -näkymä
BRENDA BRENDA -merkintä
ExPASy NiceZyme -näkymä
KEGG KEGG -merkintä
MetaCyc aineenvaihduntareitti
PRIAM profiili
ATE -rakenteet RCSB PDB PDBe ATE
Geenien ontologia Amigo / QuickGO

Mitogeenin aktivoiman proteiinikinaasin ( MAPK tai MAP-kinaasi- ) on eräänlainen proteiinikinaasi , joka on spesifinen aminohappojen seriini ja treoniini (eli seriini / treoniini-proteiinikinaasi ). MAPK: t osallistuvat soluvasteiden ohjaamiseen monenlaisiin ärsykkeisiin, kuten mitogeeneihin , osmoottiseen stressiin , lämpösokkiin ja tulehdusta edistäviin sytokiineihin . Ne säätelevät solutoimintoja, mukaan lukien lisääntyminen , geeniekspressio , erilaistuminen , mitoosi , solujen eloonjääminen ja apoptoosi .

MAP -kinaaseja esiintyy vain eukaryooteissa , mutta ne ovat melko erilaisia ​​ja niitä esiintyy kaikissa eläimissä, sienissä ja kasveissa ja jopa monisoluisissa eukaryooteissa.

MAPK: t kuuluvat CMGC (CDK/MAPK/GSK3/CLK) kinaasiryhmään. MAPK: ien lähimmät sukulaiset ovat sykliiniriippuvaisia ​​kinaaseja (CDK).

Löytö

Ensimmäinen mitogeeniaktivoitu proteiinikinaasi, joka löydettiin, oli ERK1 ( MAPK3 ) nisäkkäillä. Koska ERK1 ja sen lähisukulainen ERK2 ( MAPK1 ) ovat molemmat mukana kasvutekijän signaloinnissa, perhettä kutsuttiin "mitogeeniaktivoiduksi". Kun on löydetty muita jäseniä, jopa kaukaisista organismeista (esim. Kasveista), on tullut yhä selvemmäksi, että nimi on harhaanjohtava, koska useimmat MAPK: t ovat itse asiassa mukana vastauksessa mahdollisesti haitallisiin, abioottisiin stressi -ärsykkeisiin (hyperosmoosi, oksidatiivinen stressi, DNA -vauriot, alhainen osmolaarisuus, infektio jne.). Koska kasvit eivät voi "paeta" stressiä, maanpäällisillä kasveilla on eniten koskaan löydettyjä MAPK -geenejä per organismi. Siten nisäkkäiden ERK1/2 -kinaasien rooli solujen lisääntymisen säätelijöinä ei ole yleinen, vaan erittäin erikoistunut toiminto.

Tyypit

Useimmilla MAPK-laitteilla on useita yhteisiä ominaisuuksia, kuten aktivointi, joka on riippuvainen kahdesta fosforylaatiotapahtumasta , kolmitasoinen reittiarkkitehtuuri ja vastaavat substraatin tunnistuskohdat. Nämä ovat "klassisia" MAP -kinaaseja. Mutta ryhmästä on myös joitain muinaisia ​​poikkeamia, kuten edellä on hahmoteltu, joilla ei ole kaksoisfosforylaatiokohtia, ne muodostavat vain kaksitasoisia reittejä ja joilla ei ole ominaisuuksia, joita muut MAPK: t edellyttävät substraatin sitomiseen. Näitä kutsutaan yleensä "epätyypillisiksi" MAPK: ksi. Vielä on epäselvää, muodostavatko epätyypilliset MAPKit yhden ryhmän verrattuna klassisiin.

Nisäkkään MAPK -kinaasiperheeseen kuuluu kolme alaperhettä:

  1. Solunulkoiset signaalisääteiset kinaasit (ERK)
  2. c-Jun N-terminaaliset kinaasit (JNK)
  3. p38 mitogeeniaktivoidut proteiinikinaasit (p38s)

Yleensä kasvutekijät ja mitogeenit aktivoivat ERK: t , kun taas solun jännitykset ja tulehdukselliset sytokiinit aktivoivat JNK: t ja p38: t.

Aktivointi

ERK2 MAP-kinaasin röntgenrakenne sen aktiivisessa muodossa. Fosforyloidut jäämät näkyvät punaisina. Muotoilu perustuu pdb -merkintään 2ERK.

Mitogeeni-aktivoidut proteiinikinaasit ovat emäsmuodossaan katalyyttisesti inaktiivisia. Voidakseen aktivoitua he tarvitsevat (mahdollisesti useita) fosforylaatiotapahtumia aktivointisilmukoissaan. Tämän suorittavat STE -proteiinikinaasiryhmän erikoistuneet entsyymit. Tällä tavalla proteiinidynamiikka voi aiheuttaa konformaatiomuutoksen proteiinin rakenteessa pitkän kantaman allosterian kautta .

Klassisten MAP-kinaasien tapauksessa aktivointisilmukka sisältää tyypillisen TxY (treoniini-x-tyrosiini) -motiivin (TEY nisäkkäiden ERK1: ssä ja ERK2 : ssa , TDY ERK5: ssä , TPY JNK: ssa , TGY p38-kinaaseissa ), joka on fosforyloitava sekä treoniini- että tyrosiinitähteet kinaasidomeenin lukitsemiseksi katalyyttisesti pätevään konformaatioon. In vivo ja in vitro tyrosiinin fosforylaatio edeltää usein treoniinin fosforylaatiota, vaikka jäännöksen fosforylaatio voi tapahtua ilman toista.

Tämän tandem -aktivointisilmukan fosforylaation (jonka ehdotettiin olevan joko jakautuva tai prosessiivinen, riippuvainen soluympäristöstä) suorittavat Ste7 -proteiinikinaasiperheen jäsenet, jotka tunnetaan myös MAP2 -kinaaseina . MAP2-kinaaseja puolestaan ​​aktivoidaan myös fosforyloimalla useilla eri ylävirran seriini-treoniinikinaaseilla ( MAP3-kinaaseilla ). Koska MAP2-kinaasit osoittavat hyvin vähän aktiivisuutta muilla substraateilla kuin niiden sukua olevalla MAPK: lla, klassiset MAPK-reitit muodostavat monitasoisia, mutta suhteellisen lineaarisia reittejä. Nämä reitit voivat tehokkaasti välittää ärsykkeitä solukalvosta (jossa monet MAP3K: t aktivoituvat) ytimeen (johon vain MAPK: t voivat päästä) tai moniin muihin solun alaisiin kohteisiin.

Verrattuna kolmitasoisiin klassisiin MAPK-reitteihin, joillakin epätyypillisillä MAP-kinaaseilla näyttää olevan vanhempi, kaksitasoinen järjestelmä. ERK3: n (MAPK6) ja ERK4: n (MAPK4) on äskettäin osoitettu olevan suoraan fosforyloitunut ja siten PAK -kinaasien aktivoima (liittyy muihin MAP3 -kinaaseihin). Toisin kuin klassiset MAP -kinaasit, nämä epätyypilliset MAPK: t edellyttävät vain yhden tähteen aktivointisilmukoissa fosforyloitumista. Yksityiskohdat NLK ja ERK7 (MAPK15) aktivointi ei vielä tunneta.

MAPK: ien inaktivointi suoritetaan useilla fosfataaseilla . Hyvin säilynyt omistautuneiden fosfataasien perhe on niin kutsutut MAP- kinaasifosfataasit (MKP), kaksois-spesifisyysfosfataasien (DUSP) alaryhmä . Kuten nimestä voi päätellä, nämä entsyymit kykenevät hydrolysoimaan fosfaatin sekä fosfotyrosiini- että fosfotreoniinitähteistä. Koska kumman tahansa fosfaattiryhmän poistaminen vähentää suuresti MAPK -aktiivisuutta ja poistaa olennaisesti signaloinnin, jotkut tyrosiinifosfataasit osallistuvat myös MAP -kinaasien inaktivointiin (esim. Fosfataasit HePTP , STEP ja PTPRR nisäkkäissä).

Signaalikaskadit

Esimerkki MAP3 -kinaasin sisäisestä toiminnasta: nisäkkäiden Raf -proteiinien aktivointijakso (suuresti yksinkertaistettu yleiskatsaus).

Kuten edellä mainittiin, MAPK: t muodostavat tyypillisesti monitasoisia reittejä, jotka vastaanottavat syötettä useita tasoja varsinaisen MAP-kinaasin yläpuolella. Toisin kuin suhteellisen yksinkertainen, fosforylaatiosta riippuvainen MAPK- ja MAP2K -aktivointimekanismi , MAP3K: lla on hämmästyttävän monimutkainen säätö. Monet tunnetuimmista MAP3K - laitteista , kuten c-Raf , MEKK4 tai MLK3, vaativat useita vaiheita niiden aktivoimiseksi. Nämä ovat tyypillisesti allosterisesti kontrolloituja entsyymejä, jotka on lukittu tiukasti passiiviseen tilaan useilla mekanismeilla. Ensimmäinen vaihe matkalla niiden aktivaation koostuvat lievittää niiden autoinhibition pienemmällä ligandi (kuten Ras varten c-Raf , GADD45: ssä ja MEKK4 tai Cdc42 varten MLK3 ). Tämä tapahtuu yleisesti (mutta ei aina) solukalvolla, jossa suurin osa niiden aktivaattoreista on sitoutunut (huomaa, että pienet G-proteiinit liittyvät konstitutiivisesti membraaniin prenylaation vuoksi ). Tätä vaihetta seuraa niiden nyt saavutettavien kinaasidomeenien rinnakkain homo- ja heterodimerointi. Äskettäin määritetyt monimutkaiset rakenteet paljastavat, että dimeerit muodostuvat suunnassa, joka jättää molemmat substraattia sitovat alueet vapaaksi. Tärkeää on, että tämä dimerointitapahtuma pakottaa myös MAP3 -kinaasidomeenit omaksumaan osittain aktiivisen konformaation. Täysi aktiivisuus saavutetaan vasta, kun nämä dimeerit transfosforyloivat toisiaan aktivointisilmukoillaan. Jälkimmäisen vaiheen voivat myös saavuttaa tai auttaa apuproteiinikinaasit (MAP4 -kinaasit, Ste20 -perheen jäsenet). Kun MAP3 -kinaasi on täysin aktiivinen, se voi fosforyloida substraatin MAP2 -kinaaseja, jotka puolestaan ​​fosforyloivat niiden MAP -kinaasisubstraatit.

Eläimissä

Yksinkertaistettu yleiskatsaus MAPK -reiteistä nisäkkäissä, järjestetty kolmeen tärkeään signalointimoduuliin (ERK1/2, JNK/p38 ja ERK5).

ERK1 / 2 reitin nisäkkäiden on luultavasti parhaiten karakterisoitu MAPK järjestelmä. Tämän reitin tärkeimmät ylävirran aktivaattorit ovat Raf-proteiinit ( A-Raf , B-Raf tai c-Raf ), jotka ovat kasvutekijöihin ( EGF , FGF , PDGF jne.) Vasteen tärkeimmät välittäjät ; mutta muilla MAP3K-laitteilla, kuten c-Mos ja Tpl2/Cot, voi myös olla sama rooli. Kaikki nämä entsyymit fosforyloivat ja aktivoivat siten MKK1- ja/tai MKK2 -kinaaseja, jotka ovat erittäin spesifisiä aktivaattoreita ERK1: lle ja ERK2: lle . Jälkimmäinen fosforyloi useita substraatteja, jotka ovat tärkeitä solujen lisääntymiselle , solusyklin etenemiselle , solujen jakautumiselle ja erilaistumiselle ( RSK-kinaasit , Elk-1- transkriptiotekijä jne.)

Toisin kuin suhteellisen hyvin eristetty ERK1/2-reitti , nisäkkäiden p38- ja JNK-kinaaseilla on suurin osa aktivoijistaan ​​jaettu MAP3K-tasolla ( MEKK1 , MEKK4 , ASK1 , TAK1 , MLK3 , TAOK1 jne.). Lisäksi jotkut MAP2K entsyymit voivat aktivoida sekä p38 ja JNK: n ( MKK4 ), kun taas toiset ovat spesifisiä joko JNK ( MKK7 ) tai p38 ( MKK3 ja MKK6 ). Näiden lukitusten vuoksi on vain vähän tai ei lainkaan ärsykkeitä, jotka voivat saada aikaan JNK -aktivaation aktivoimatta samanaikaisesti p38: ta tai päinvastoin. Sekä JNK- että p38 -signalointireitit reagoivat stressi -ärsykkeisiin, kuten sytokiineihin , ultraviolettisäteilyyn , lämpöshokkiin ja osmoottiseen sokkiin , ja osallistuvat sopeutumiseen stressiin , apoptoosiin tai solujen erilaistumiseen . JNK: lla on useita omistettuja substraatteja, joita vain ne voivat fosforyloida ( c-Jun , NFAT4 jne.), Kun taas p38: lla on myös ainutlaatuisia kohteita (esim. MAPKAP-kinaaseja MK2 ja MK3 ), mikä takaa molempien tarpeen reagoida stressaavia ärsykkeitä.

ERK5 on osa nisäkkäiden melko hyvin erotettua reittiä. Sen ainoa erityinen ylävirran aktivaattori MKK5 kytketään päälle vastauksena MAP3 -kinaaseihin MEKK2 ja MEKK3 . Näiden vuorovaikutusten spesifisyyden takaa MKK5: n ja MEKK2/3: n ainutlaatuinen arkkitehtuuri, jotka molemmat sisältävät N-terminaalisia PB1-domeeneja, mikä mahdollistaa suoran heterodimeroinnin toistensa kanssa. MKK5: n PB1-alue edistää myös ERK5-MKK5-vuorovaikutusta: se tarjoaa erityisen käyttöliittymän (MKK5: ssä olevan D-motiivin lisäksi), jonka kautta MKK5 voi tunnistaa erityisesti substraatin ERK5. Vaikka molekyylitason yksityiskohdat ovat huonosti tunnettuja, MEKK2 ja MEKK3 reagoivat tiettyihin kehitysvihjeisiin suoraan endoteelin muodostumiseen ja sydämen morfogeneesiin . Vaikka se liittyy myös aivojen kehitykseen, sydämen poikkeavuuksista johtuva ERK5: n inaktivoinnin alkion tappavuus korostaa sen keskeistä roolia nisäkkäiden vaskulogeneesissä . On huomionarvoista, että ERK5: n ehdollinen tyrmäys aikuisilla eläimillä on myös tappava, koska endoteelin esteet ovat laajalti hajonneet . ERK5 -reitin (CCM -kompleksi) ylävirran komponenttien mutaatioiden uskotaan olevan ihmisten aivojen kavernoiden epämuodostumien taustalla .

Sienissä

Katsaus hiivan MAPK -reitteihin. Viiden tunnetun moduulin ei-kanoniset komponentit (pariutuminen, filamentti, hyperosmoosi, soluseinän eheys, itiöreitit) on väriltään sinisellä.

Myös sienien MAPK -reittejä on tutkittu hyvin. Hiivassa Fus3 MAPK vastaa solusyklin pysäyttämisestä ja parittelusta vasteena feromonistimulaatioon. Feromoni-alfa-tekijä havaitaan seitsemällä transmembraanisella reseptorilla . Fus3-reittikomponenttien rekrytointi ja aktivointi ovat tiukasti riippuvaisia heterotrimeerisestä G-proteiinin aktivoinnista. Paritettu MAPK-reitti koostuu kolmesta kerroksesta (Ste11-Ste7-Fus3), mutta MAP2- ja MAP3-kinaasit jaetaan toisen reitin, Kss1- tai rihmaisen kasvureitin kanssa. Vaikka Fus3 ja Kss1 ovat läheisesti sukua ERK-tyyppisille kinaaseille, hiivasolut voivat silti aktivoida ne erikseen erillisellä paritusreitin G-proteiineilla selektiivisesti telineen proteiinin Ste5 avulla. Temppu on, että Ste5 voi yhdistää ja "avata" Fus3: n Ste7: lle substraattina tertiäärisessä kompleksissa, kun taas se ei tee samaa Kss1: lle, jättäen filamenttisen kasvureitin aktivoitumaan vain ilman Ste5 -rekrytointia.

Sienillä on myös polku, joka muistuttaa nisäkkään JNK/p38 -signalointia. Tämä on Hog1 -reitti: aktivoitu korkealla osmolaarisuudella ( Saccharomyces cerevisiaessa ) tai useilla muilla abioottisilla rasituksilla ( Schizosaccharomyces pombessa ). Tämän reitin MAP2 -kinaasia kutsutaan Pbs2: ksi (liittyy nisäkkään MKK3/4/6/7: een), aktivointiin osallistuvat MAP3 -kinaasit ovat Ssk2 ja SSk22. S. cerevisiae -järjestelmä aktivoidaan Sho1- ja Sln1 -proteiineista koostuvalla hienostuneella osmosensointimoduulilla, mutta on vielä epäselvää, miten muut ärsykkeet voivat saada aikaan Hog1 -aktivoitumisen. Hiiva näyttää myös useita muita MAPK reittien ilman läheisistä homologeista eläimillä, kuten solun seinämän eheyden reitin (Mpk1 / Slt2) tai itiöintiin reitin (Smk1).

Kasveissa

Huolimatta suuresta MAPK -geenien määrästä, korkeampien kasvien MAPK -reittejä tutkittiin vähemmän kuin eläimiä tai sieniä. Vaikka niiden signalointi näyttää hyvin monimutkainen, MPK3, MPK4 ja MPK6 kinaasien Arabidopsis thaliana ovat keskeisiä välittäjiä vastauksia osmoottisella sokilla , oksidatiivisen stressin , vastauksena kylmä ja mukana anti-patogeenin vasteita. Lisäksi he osallistuvat myös morfogeneesiin , koska MPK4 -mutantit osoittavat vakavaa kääpiötä .

Evoluutiosuhteet

Ihmisen mitogeeniaktivoitujen proteiinikinaasien (MAPK) evoluution alkuperä

MAPK -perheen jäseniä löytyy kaikista tähän mennessä tutkituista eukaryoottisista organismeista. Erityisesti sekä klassiset että epätyypilliset MAP -kinaasit voidaan jäljittää suurimpien eukaryoottiryhmien säteilyn juurille. Maanpäälliset kasvit sisältävät neljä klassisten MAPK-ryhmien ryhmää (MAPK-A, MAPK-B, MAPK-C ja MAPK-D), jotka osallistuvat vastaukseen lukemattomiin abioottisiin rasituksiin. Mitään näistä ryhmistä ei kuitenkaan voida suoraan rinnastaa klassisten MAPK -ryhmien kanssa, jotka löytyvät opistokonokteista (sienet ja eläimet). Jälkimmäisessä, suuret alaryhmiä klassisen MAPK muodostavat ERK / Fus3-kaltainen haara (joka on edelleen jaettu in metazoans osaksi ERK1 / 2 ja ERK5 alaryhmiä), ja p38 / Hog1 kaltaiset kinaasit (joka on myös jaettu p38 ja JNK -alaryhmät monisoluisissa eläimissä). Lisäksi sekä sienissä että eläimissä on useita MAPK: ita, joiden alkuperä on epäselvä joko suuren eroavuuden (esim. NLK) tai mahdollisesti koko MAPK -perheen varhaisen sivuvirran vuoksi (ERK3, ERK4, ERK7). Selkärankaisilla, koska kefalochordaatti/selkärankainen jakautumisen jälkeen on kaksinkertainen koko genomin päällekkäisyyksistä, jokaisessa ryhmässä on useita paralogeja. Näin ERK1 ja ERK2 sekä vastaavat, että Drosophila- kinaasin rullattu , JNK1-, JNK2: ta ja JNK3: a ovat ortologisia geenin kori on Drosophilan . Vaikka p38-ryhmän p38-alfa ja beeta ovat selvästi paralogisia pareja, samoin kuin p38-gamma ja delta selkärankaisilla, emäksen jakautumisen ajoitus on epäselvä, koska monilla metatsooilla on jo useita p38-homologeja (p38- tyypin kinaaseja Drosophilassa , Mpk2 ( p38a ), p38b ja p38c ). Yksittäinen ERK5 -proteiini näyttää täyttävän hyvin erikoistuneen roolin (välttämätön selkärankaisten verisuonten kehitykselle) missä tahansa. Tämä suku on poistettu protostomeista yhdessä sen yläreunan reittikomponenttien kanssa (MEKK2/3, MKK5), vaikka niitä esiintyy selvästi cnidarianissa , sienissä ja jopa tietyissä yksisoluisissa organismeissa (esim. Choanoflagellate Monosiga brevicollis ), jotka liittyvät läheisesti monisoluisia eläimiä.

Jakautuminen klassisten ja joidenkin epätyypillisten MAP -kinaasien välillä tapahtui aikaisin. Tätä ei viittaa vain olemassa olevien geenien suuri ero, vaan myös äskettäiset löydöt epätyypillisistä MAPK: ista primitiivisissä, perus -eukaryooteissa. Giardia lamblian genomin sekvensointi paljasti kahden MAPK-geenin läsnäolon, joista toinen oli samanlainen kuin jo tunnetut nisäkkään MAPK: t (ERK: t, p38: t jne.), Ja toinen osoitti samankaltaisuuksia nisäkkään ERK7-proteiinin kanssa. Tilanne on samanlainen monisoluisessa amebassa Dictyostelium discoideum , jossa ddERK1 -proteiini näyttää olevan klassinen MAPK, kun taas ddERK2 muistuttaa läheisemmin ERK7- ja ERK3/4 -proteiinejamme. Epätyypillisiä MAPK: ita löytyy myös korkeammista kasveista, vaikka ne ovat huonosti tunnettuja. Kuten nisäkkäiden tilanteessa, useimmat epätyypillisten MAPK: iden näkökohdat ovat karakterisoimattomia, koska tällä alalla ei ole keskitytty tutkimukseen.

Alustan ja kumppanin tunnustus

Katsaus D-motiivista riippuvaisiin MAPK-vuorovaikutuksiin ja substraatin tunnistamiseen. Kaikki mainitut esimerkit viittaavat nisäkkään ERK2 -proteiinin vuorovaikutuksiin.

Kuten CMGC -kinaasiryhmälle tyypillistä, MAP -kinaasien katalyyttikohdassa on hyvin löysä konsensussekvenssi substraateille . Kuten kaikki sukulaisensa, he tarvitsevat vain kohde- seriini / treoniini- aminohappoja, joita seuraa pieni aminohappo, mieluiten proliini ("proliiniohjatut kinaasit"). Mutta koska SP/TP-kohdat ovat erittäin yleisiä kaikissa proteiineissa, lisäsubstraatin tunnistusmekanismeja on kehitetty varmistamaan signalointitarkkuus. Toisin kuin niiden lähimmät sukulaiset, sykliiniriippuvaiset kinaasit (CDK: t), joissa sykliini- alayksikkö tunnistaa substraatit , MAPK: t assosioituvat substraateihinsa sidosalueiden kautta niiden kinaasialueilla. Tärkein tällainen alue koostuu hydrofobisesta telakointisurasta ja negatiivisesti varautuneesta CD-alueesta. Yhdessä he tunnistavat niin kutsutut MAPK-telakointi- tai D-motiivit (kutsutaan myös kinaasivuorovaikutusmotiiviksi / KIM). D-motiivit koostuvat olennaisesti yhdestä tai kahdesta positiivisesti varautuneesta aminohaposta, joita seuraa vuorottelevat hydrofobiset tähteet (enimmäkseen leusiinit), tyypillisesti 10-50 aminohapon fosforylaatiokohdasta ylävirtaan. Monet tunnetuista MAPK-substraateista sisältävät sellaisia ​​D-motiiveja, jotka eivät voi vain sitoutua tiettyihin MAPK: iin, vaan tarjoavat myös erityistä tunnistusta. D-motiivit eivät rajoitu substraatteihin: MAP2-kinaasien N-päissä on myös sellaisia ​​motiiveja , joita tarvitaan ehdottomasti MAP2K-MAPK-vuorovaikutukseen ja MAPK-aktivointiin. Samoin sekä kaksispesifiset MAP-kinaasifosfataasit että MAP-spesifiset tyrosiinifosfataasit sitoutuvat MAP-kinaaseihin saman telakointikohdan kautta. D-motiiveja löytyy jopa tietyistä MAPK-reittisäätimistä ja rakennustelineistä (esim. Nisäkkäiden JIP-proteiineista).

On myös muita, vähemmän hyvin karakterisoituja substraattia sitovia kohtia. Yksi tällainen kohta (DEF-kohta) muodostuu aktivointisilmukasta (aktiivisessa konformaatiossa) ja sen alla olevasta MAP-kinaasikohtaisesta insertistä. Tähän kohtaan voidaan sijoittaa peptidejä, joilla on FxFP -konsensussekvenssi, tyypillisesti fosforylaatiokohdan jälkeen. Huomaa, että jälkimmäinen kohta löytyy vain proteiineista, joiden on tunnistettava selektiivisesti aktiiviset MAP -kinaasit, joten niitä esiintyy lähes yksinomaan substraateissa. Eri motiivit voivat tehdä yhteistyötä keskenään, kuten transkriptiotekijöiden Elk-perheessä, joilla on sekä D-motiivi että FxFP-motiivi. FxFP -motiivin läsnäolo KSR1 -telineproteiinissa tekee siitä myös ERK1/2 -substraatin, joka tarjoaa negatiivisen takaisinkytkentämekanismin ERK1/2 -aktivaation oikean voimakkuuden asettamiseksi.

Rakennustelineet

Ste5: n löytämisen jälkeen hiivassa tiedemiehet etsivät samanlaisia ​​ei-entsymaattisia rakennustelineiden elementtejä nisäkkäissä. On todellakin useita proteiineja, jotka liittyvät ERK-signalointia, jotka voivat sitoutua useita osia reitin: MP1 sitoutuu sekä MKK1 / 2 ja ERK1 / 2, KSR1 ja ksr2 voivat sitoutua B-Raf: n tai c-Raf, MKK1 / 2 ja ERK1/2. Samanlaisia ​​proteiineja löydettiin myös JNK -reittiä varten: JIP1 / JIP2- ja JIP3 / JIP4 -proteiiniperheiden osoitettiin sitovan MLK: ita, MKK7: tä ja mitä tahansa JNK -kinaasia. Valitettavasti, toisin kuin hiiva Ste5, mekanismit, joilla ne säätelevät MAPK -aktivaatiota, ymmärretään huomattavasti vähemmän. Vaikka Ste5 muodostaa itse asiassa kolmikompleksin Ste7: n ja Fus3: n kanssa edistääkseen jälkimmäisen fosforylaatiota, tunnetut nisäkkäiden rakennustelineet näyttävät toimivan hyvin eri mekanismeilla. Esimerkiksi KSR1 ja KSR2 ovat itse asiassa MAP3 -kinaaseja ja liittyvät Raf -proteiineihin. Vaikka KSR: t yksin osoittavat vähäistä MAP3-kinaasiaktiivisuutta, KSR-proteiinit voivat silti osallistua Raf-kinaasien aktivaatioon muodostamalla niiden kanssa rinnakkain heterodimeerejä, mikä tarjoaa allosteerisen parin kunkin entsyymin käynnistämiseksi. Toisaalta JIP: t ovat ilmeisesti kuljetusproteiineja, jotka ovat vastuussa MAPK -signalointikomponenttien rikastumisesta tietyissä polarisoituneiden solujen osastoissa. Tässä yhteydessä JIP1: n (ja mahdollisesti JIP2: n) JNK-riippuvainen fosforylaatio tarjoaa signaalin JIP: ille vapauttamaan JIP-sidotut ja inaktiiviset ylävirran reittikomponentit, mikä saa aikaan vahvan paikallisen positiivisen takaisinkytkennän. Tämä hienostunut mekanismi yhdistää kinesiiniriippuvaisen kuljetuksen paikalliseen JNK-aktivointiin, ei vain nisäkkäillä, vaan myös hedelmäkärpäsellä Drosophila melanogaster .

Terapeuttisina kohteina

Koska ERK -signalointireitti liittyy sekä fysiologiseen että patologiseen solujen lisääntymiseen, on luonnollista, että ERK1/2 -inhibiittorit edustavat toivottua luokkaa antineoplastisia aineita. Itse asiassa monet proto-onkogeenisistä "kuljettaja" -mutaatioista on sidottu ERK1/2-signalointiin, kuten konstitutiivisesti aktiiviset (mutantti) reseptorityrosiinikinaasit , Ras- tai Raf- proteiinit. Vaikka ei MKK1 / 2 tai ERK1 / 2: n estäjien on kehitetty kliiniseen käyttöön, kinaasi-inhibiittoreita, jotka estävät myös Raf-kinaasien (esim Sorafenibi ) ovat onnistuneita antineoplastiset aineet vastaan eri syöpätyyppejä. MEK-estäjää Kobimetinibia on tutkittu prekliinisissä keuhkosyöpämalleissa yhdessä PI3K-reitin estämisen kanssa , jolloin nämä kaksi lääkettä johtavat synergistiseen vasteeseen.

JNK -kinaasit liittyvät insuliiniresistenssin kehittymiseen lihavilla yksilöillä sekä välittäjäaineiden eksitotoksisuuteen iskeemisten tilojen jälkeen. JNK1: n estäminen parantaa insuliiniresistenssiä tietyissä eläinmalleissa. Hiirillä, jotka oli geneettisesti muokattu toimimattomasta JNK3 -geenistä - aivojen tärkeimmästä isoformista - on parantunut iskeeminen sietokyky ja aivohalvauksen toipuminen. Vaikka pienimolekyylisiä JNK-estäjiä kehitetään, mikään niistä ei ole vielä osoittautunut tehokkaaksi ihmistesteissä. Peptidipohjainen JNK-estäjä (AM-111, JIP1: n retro-käänteinen D-motiivipeptidi, joka tunnettiin aiemmin nimellä XG-102) on myös kehitteillä sensorineuraalisen kuulon heikkenemisen vuoksi .

p38: n uskottiin aikoinaan olevan täydellinen kohde tulehduskipulääkkeille. Silti yli kymmenen kemiallisesti erilaisen yhdisteen epäonnistuminen kliinisessä vaiheessa viittaa siihen, että p38 -kinaasit voivat olla huonoja terapeuttisia kohteita autoimmuunisairauksissa . Monien näiden yhdisteiden havaittiin olevan hepatotoksisia eri asteissa ja tulehduskipulääkkeiden sietokyky kehittyi viikkojen kuluessa. Vaihtoehtoinen lähestymistapa on arvioida mahdollisuuksia kohdistaa alkupään MAPK: eihin , kuten ASK1 . Tulehduksellisen niveltulehduksen eläinmalleilla tehdyt tutkimukset ovat tuottaneet lupaavia tuloksia, ja ASK1: n on äskettäin havaittu olevan ainutlaatuinen MAPK: iden joukossa, koska se on indusoitavissa tulehduksellisten sytokiinien, kuten TNF-a: n, avulla .

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit