From Wikipedia, the free encyclopedia
Izoforma epsilon kazein-kinaze I ili CK1ε, jest enzim koji je kod ljudi kodiran genom CSNK1E sa hromosoma 22.[5][6] To je homolog sisara za dvokorak. CK1ε je serin/treonin protein kinaza i veoma je konzerviran; stoga je ova kinaza vrlo slična ostalim članovima porodice kazein kinaza 1,[7] od kojih postoji sedam sisarskih izoformi (α , β, γ1, γ2, γ3, δ i ε).[8] CK1ε je po strukturi i funkciji najsličniji CK1δ jer ov dva enzima održavaju visoku sličnost sekvence na svojim regulatornim C-terminalom i katalitskim domenima.[8] Ovaj gen je glavna komponenta sisarskog oscilatora koji kontrolira cirkadijski ritam.[7] CK1ε je također bio uključen u modulaciju različitih ljudskih zdravstvenih probleme kao što su rak, neurodegenerativne bolesti i dijabetes.[8]
Dužina polipeptidnog lanca je aminokiselina, a molekulska težina Da.
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MELRVGNKYR | LGRKIGSGSF | GDIYLGANIA | SGEEVAIKLE | CVKTKHPQLH | ||||
| IESKFYKMMQ | GGVGIPSIKW | CGAEGDYNVM | VMELLGPSLE | DLFNFCSRKF | ||||
| SLKTVLLLAD | QMISRIEYIH | SKNFIHRDVK | PDNFLMGLGK | KGNLVYIIDF | ||||
| GLAKKYRDAR | THQHIPYREN | KNLTGTARYA | SINTHLGIEQ | SRRDDLESLG | ||||
| YVLMYFNLGS | LPWQGLKAAT | KRQKYERISE | KKMSTPIEVL | CKGYPSEFST | ||||
| YLNFCRSLRF | DDKPDYSYLR | QLFRNLFHRQ | GFSYDYVFDW | NMLKFGAARN | ||||
| PEDVDRERRE | HEREERMGQL | RGSATRALPP | GPPTGATANR | LRSAAEPVAS | ||||
| TPASRIQPAG | NTSPRAISRV | DRERKVSMRL | HRGAPANVSS | SDLTGRQEVS | ||||
| RIPASQTSVP | FDHLGK |
Snimanje strukture CK1ε je 2012. godine izvršio Alexander Long i kolege koristeći kristalografiju X-zraka.[8] Određeni strukturni motivi povezani s kinazom su naknadno potvrđeni, kao što je okretanje β-lanca. Motiv -β-lanca učvršćuje ATP, DFG motiv koji orijentira ATP-fosfate, katalitsku petlju koja liči na onu kod PKA, i glavna mjesta za prepoznavanje supstrata u C-terminalnom domenu.[8]
Trodimenzijske strukture katalitskih domena CK1δ i CK1ε sisara su prvi put riješene rendgenskom kristalografijom 1996. i 2012. godine.[8] CK1-kinaza ima više izoformi , uključujući ukupno sedam karakteriziranih kod sisara (alfa, beta, gama1-3, delta i epsilon.[9] Različite izoforme se uglavnom razlikuju po dužini i strukturi svog C-terminalnog nekatalitskog regiona.[9] Pokazalo se da samo izoforme delta i epsilon imaju važnu ulogu u regulaciji cirkadijskog ritma.<ref. name="Yang_2017"/>
CK1δ i CK1ε dijele veoma sličan obrazac u svojim strukturama.[9] Bogata glicinom P-petlja nalazi se između β1 i β2 niti, formirajući klasični β-lanac-zavoj motiva -β-lanca koji učvršćuje i steže alfa fosfat ATP-a.[8] CK1δ/ε dodatno dijele konzervirane karakteristike unutar katalitskog domena, koje se sastoje i od N-terminalna režnja i od α-heliksnog C-terminalnog režnja.[8] Katalitski centar nalazi se u području rascjepa između dva režnja, koji se također povezuje sa nukleotidom i supstratom.[8] Svi poznati inhibitori se vezuju za ovaj centar, blokirajući vezivanje ATP-a.[9]
Protein kodiran epsilon genom kazein-kinaze 1 je serin/treonin protein kinaza i član porodice proteina kazein-kinaza I, čiji su članovi uključeni u kontrolu citoplazmatskih i jedarnih procesa, uključujući replikaciju i popravak DNK. Kao i drugi članovi porodice proteinkih kazein-kinaza 1, kazein-kinaza 1 epsilon prepoznaje Ser (p)XXSer/Thr motiv za fosforilacije.[10] Nalazi se u citoplazmi kao monomer i može fosforilirati razne proteine, uključujući i samog sebe. Ova autofosforilacija događa se u proteinskim C-terminalnom domenu, regiji za koju se vjeruje da se ponaša kao pseudosubstrat i inhibira aktivnost kinaze.[7][11][12]
Protein kazein kinaze 1 epsilon je dio sisarskog oscilatora, grupe proteina koji održavaju ćelije na otprilike 24-satnom rasporedu.[13] Ovaj oscilator, ili "cirkadijski sat", sastoji se od petlja povratne informacije o transkripciji–translaciji (TTFL) u kojoj nekoliko proteina djeluje u tandemu, od kojih svaki reguliše ekspresiju drugih kako bi se stvorio otprilike 24-satni ciklus nivoa iRNK i proteina.[14] TTFL takođe generira otprilike 24-satne ritmove izlaza kao što su nivoi oslobađanja ćelijskih hormona.[15] Dnevne oscilacije transkripcija proteina i iRNK uočene su u mnogim ćelijama, uključujući glavni sat sisara poznat kao suprahijazmatsko jezgro (SCN).[16] Međutim, za razliku od većine proteina cirkadijskog ritma koji osciliraju u svojoj ekspresiji, kazein-kinaza 1 epsilon je konstitutivno aktivna.[15]
Osnovni proteini koji čine TTFL sisara uključuju Period (PER), kriptohrom (CRY), BMAL1, CLOCK i kazein-kinazu 1 epsilon.[17] BMAL1 i CLOCK rade na povećanju transkripcije PER i CRY, formiranjem heterodimera i vezivanjem na domene E-kutija uzvodno od sekvenci kodiranja gena PER i CRY.[17] Nivoi PER i CRY regulisani su negativnom povratnom spregom, što znači da potiskuju sopstvenu transkripciju.[17] Fosforilacija PER proteina pomoću CK1ε i u citoplazmi i u jedru označava ove proteine za degradaciju.[18] Fosforilacija također ometa sposobnost PER da uđe u jedro, izazivanjem konformacijske promjene u njegovoj sekvenci jedarne lokalizacije.[7][19][20] S druge strane, proteinski kompleks FBXL3 posreduje u razgradnji CRY proteina i u citoplazmi i u jedru.[21][22] Ako se CRY veže za PER prije nego što ga fosforilira CK1ε, ova tri proteina se stabiliziraju u kompleks koji može ući u jedro.[7] U jedru, PER i CRY rade na inhibiranju vlastite transkripcije dok kazein-kinaza 1 epsilon djeluje na modulaciji aktivnosti BMAL1 i CLOCK-a putem fosforilacije.[7]
Kao što je prethodno pomenuto, C-terminalni domen kazein-kinaze 1 epsilon ponaša se kao pseudosubstrat kada je fosforiliran, inhibirajući aktivnost kinaze.[7][11] Domen C-terminala je također pokazao da je defosforiliran pomoću fosfataze kao što je protein-fosfataza 1 (PP1) in vitro i u kulturi ćelija, koja regulira nivoe aktivne kazein-kinaze in vivo.[7][14][23] Važeća teorija cirkadijskih ritmova pretpostavlja da je ovaj ciklus fosforilacije/defosforilacije kazein-kinaze 1 epsilon važan u modulaciji perioda cirkadijskih ritmova u ćeliji, uz povećanu fosforilaciju koja smanjuje aktivnost kazein-kinaze 1 i uz naknadno povećanje aktivnog CRY i PER) i defosforilacija kazein-kinaze 1 epsilon, što rezultira aktivnijom kinazom (i nižim nivoima aktivnog CRY i PER).[14]
Kod miševa se pokazalo da kazein-kinaza 1 epsilon fosforilira i PER1 i PER2, kao i CRY1 i CRY2.[15] Kazein-kinaza 1 rezultira cikličkom ekspresijom proteina oscilatora sisara, što omogućava mjerače vremena (sisarske oscilatore) za ćeliju:[24]
| Nivo proteina | Međurezultat | Odgođeni rezultat | |
|---|---|---|---|
| Zora (7 sati ujutro) | Niska koncentracija proteina PER i CRY [25] | Per i Cry (gen) aktivno transkribovani i stimulirani transkripcijski faktori BMAL1 i CLOCK | N/A |
| Sumrak (19 sati) | Visoka koncentracija proteina PER i CRY[25] | Visoki nivoi proteina PER i CRY potiskuju transkripciju Per i Cry (gena) | Kazein-kinaza 1 epsilon fosforilira PER i CRY, označavajući protein za razgradnju: koncentracija PER i CRY proteina se smanjuje. |
Pokazalo se da kazein-kinaza 1 epsilon reaguje sa PER1,[20] PER2, CRY1, CRY2, BMAL1, CLOCK, NPAS2 i AXIN1.[7][26] PER1, PER2 i BMAL1 mogu biti direktno fosforilirani pomoću CK1ɛ, dok PER3, CRY1 i CRY2 mogu biti fosforilirani samo pomoću CK1ɛ kada su povezani sa PER1 ili PER2.[13]
Biotehnološke kompanije su proizvele nekoliko inhibitora kako bi olakšale istraživanje o funkciji kazein-kinaze 1 epsilon. Testiranje sa CK1ε inhibitorima je potvrdilo uključenost CK1ε u različite procese, posebno u regulaciji cirkadijskih ritmova.
PF-670462, koji je razvio Pfizer, dobro je okarakterisan inhibitor i CK1ε i CK1δ za koji se pokazalo da produžava period cirkadijskih ritmova kada se daje in vitro fibroblastima pacova i COS ćelijama i miševima in vivo.[13][27][28] PF-4800567, koji je takođe razvio Pfizer, je specifičan inhibitor CK1ε. Međutim, njegova sposobnost da produži cirkadijske ritmove je slabija od one kod PF-670462 i kod modela "in vitro" fibroblasta pacova i "in vivo" modela miševa.[28] Mehanizmi inhibicije PF-670462 i PF-4800567 se također razlikuju između ove dvije molekule.[8] PF-670462 održava CK1ε/δ sa DFG motivom okrenutim prema unutra, dok PF-4800567 hidrofobno stupa u interakciju sa CK1ε/δ okretanjem DFG motiv prema van, što ukazuje na kinazu tip-II.[8]
IC261 je inhibitor koji cilja na ATP-vezujuće mjesto i CK1δ i CK1ε.[13][29] Slično tome, pokazalo se da produžava cirkadijski period kod fibroblasta pacova,[29] a uključen je u terapije za liječenje karcinoma pankreasa i neuroblastomskih karcinoma.[30]
Za ostale CK1 inhibitore, kao što su D4476 i analozi pirazolopiridina, od kojih oba ciljaju CK1δ, okarakterizirano je da imaju terapeutske sposobnosti; međutim, njihovi korisni efekti nisu dobro proučeni i mogu proizaći iz drugih ćelijskih ciljeva.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
