Miotonin-protein kinaza (MT-PK), znana i kao proteinska motonusna distrofijsk kinaza (MDPK) proteinska kinaza dystrophia myotonica (DMPK) je enzim koji je kod ljudikodirangenomDMPK.[5][6][7]
Genski proizvod dmpk je Ser/Thr protein-kinaza homologna MRCK p21-aktiviranim kinazama i porodici Rho kinaza.[8] Podaci dobijeni korištenjem antitijela koja otkrivaju specifične izoforme DMPK ukazuju da je najzastupljenija izoforma DMPK protein od 80 kDa koji se eksprimira gotovo isključivo u glatkim, skeletnim i srčanim mišićima.[9] Ova kinaza postoji i kao membranski povezana i kao rastvorljiva forma u uzorcima ljudske lijeve komore. Različiti C-krajevi DMPK, koji nastaju alternativnom preradom, određuju njegovu lokalizaciju na endoplazmatski retikulum, mitohondrije ili citosol, u transficiranim COS-1 ćelijama.[10] Među supstratima za DMPK, koje su predložile studije in vitro, su fosfoleman, receptor za dihidropiridin i ciljna podjedinica miozin-fosfataze. Međutim, in vivo demonstriranje fosforilacije ovih supstrata, ostaje uspostavljena, ali njihova veza sa kliničkim manifestacijama miotonusne distrofije (DM) nije jasna.[11][12]
Proteinska kinaza miotonusne distrofije (DMPK) je serin/treonin-kinaza koja se sastoji od domena kinaze i domena upredene zavojnice, uključene u multimerizaciju. Kristalna struktura kinaznog domena DMPK, vezana za inhibitor bisindolilmaleimid VIII (BIM-8), otkrila je dimerni enzim povezan sa konzerviranim domenom za dimerizaciju. Afinitet dimerizacije sugerirao je da sam kinazni domen nije dovoljan za dimerizaciju in vivo i da su domeni upredene zavojnice potrebn za stabilno stvaranje dimera. Domen kinaze je u aktivnoj konformaciji, s potpuno uređenom i pravilno postavljenom AC zavojnicom, a katalitski ostaci u konformaciji kompetentnoj za katalizu. Konzervirani hidrofobni motiv na produženom C-kraj kinaznog domena vezan je za N-terminalni režanj kinaznog domena, uprkos tome što je nefosforiliran.[13]
Miotonin-protein kinaza je serin-treonin kinaza koja je usko povezana s drugim kinazama koje stupaju u interakciju s članovima porodice Rho malih GTPaza. Supstrati za ovaj enzim uključuju miogenin, beta-podjedinicukalcijevog kanala L-tipa i fosfoleman.[7] Iako je specifična funkcija ovog proteina nepoznata, izgleda da ima važnu ulogu u mišićnim, srčanim i moždanim ćelijama. Ovaj protein može biti uključen u komunikaciju unutar ćelija. Čini se da regulira proizvodnju i funkciju važnih struktura unutar mišićnih ćelija, interakcijom s drugim proteinima. Naprimjer, dokazano je da protein-kinaza miotonusne didtrofije isključuje (inhibira) dio mišićnog proteina zvanog miozin-fosfataza. Miozi- fosfataza je enzim koji ima ulogu u grčenju (kontrakciji) i opuštanju mišića.[14]
The 3' untranslated region of this gene contains 5-37 copies of a CTG trinucleotide repeat. Expansion of this unstable motif to 50-5,000 copies causes myotonic dystrophy type I, which increases in severity with increasing repeat element copy number. Repeat expansion is associated with condensation of local chromatin structure that disrupts the expression of genes in this region. As the DMPK repeat is replicated, the hairpin loop that is formed leads to repeat expansion (a) or contractions (b).[7]
CTG ponavljanja nalaze se u 3 'UTR genu DMPK. Formiranjem petlji za ukosnice, ponavljanja se skupljaju ili proširuju.
Miotonusna distrofija (DM) 1 je autosomno dominantni nervnomišići poremećaj koji pogapribližno 1/8.000 osoba. Pogođene osobe pokazuju širok spektar simptoma, uključujući miotoniju, slabost i gubitak skeletnih mišića, abnormalnosti srčanog provođenja i [[katarakt. Uprkos kloniranju lokusa, pokazalo se da je složeni fenotip bolesti DM teško interpretirati, a tačna uloga DMPK u patogenezi DM-a ostaje nejasna.[15]
Bliska veza DMPK s Rho-kinazama dovela je do nagađanja može li se aktivnost DMPK in vivo regulirati malim G-proteinima, posebno iz porodice Rho. Iako DMPK nedostaju očigledna mesta vezanja za poznati G, oligomeri DMPK-1 pokazuju nisku baznu katalitsku aktivnost, zbog prisustva C-terminalnog autoinhibitornog domena (AI). Proteaza (P) unutar membrane cijepa DMPK-1 uklanjajući C-terminalni domen autoinhibitorne i membranske asocijacije, oslobađajući citosolni, u osnovi aktivni DMPK-2. Ovaj događaj obrade proizveo bi dugotrajnu aktivaciju kinaze. Kratkotrajna aktivacija DMPK-1 i -2 može biti posredovana privremenom interakcijom s malom GTPazom (G).
Predložen je opći model koji objašnjava oligomerizaciju, preradu i regulaciju DMPK. U ovom modelu, privremena aktivacija kinazne aktivnosti dogodila bi se kao odgovor na druge glasnike G-proteina, dok bi dugotrajna aktivacija DMPK mogla biti posredovana s membranom povezanom proteazom, koja cijepa DMPK-1, da bi oslobodio citosolni DMPK-2, u trajno aktiviranom obliku. Pokazalo se da uporna aktivacija serin / treonin kinaza ima ulogu u određivanju ćelijske sudbine, kao i stvaranju memorije u nervnom sistemu. U tom pogledu, DMPK može biti sličan PKA i PKC, dvije kinaze koje se mogu prolazno aktivirati, kao odgovor na druge glasnike ili uporno aktivirati proteolitskim uklanjanjem autoinhibitornog domena. Dakle, ovaj model sugerira da dva endogena oblika DMPK mogu imati različite aktivnosti, lokalizacije, regulatore i supstrate i obavljati različite fiziološke funkcije.[15][19]
Mahadevan M, Tsilfidis C, Sabourin L, Shutler G, Amemiya C, Jansen G, Neville C, Narang M, Barceló J, O'Hoy K (mart 1992). "Myotonic dystrophy mutation: an unstable CTG repeat in the 3' untranslated region of the gene". Science. 255 (5049): 1253–5. Bibcode:1992Sci...255.1253M. doi:10.1126/science.1546325. PMID1546325.
Fu YH, Pizzuti A, Fenwick RG, King J, Rajnarayan S, Dunne PW, Dubel J, Nasser GA, Ashizawa T, de Jong P (mart 1992). "An unstable triplet repeat in a gene related to myotonic muscular dystrophy". Science. 255 (5049): 1256–8. Bibcode:1992Sci...255.1256F. doi:10.1126/science.1546326. PMID1546326.
Edlund T, Jessell TM (januar 1999). "Progression from extrinsic to intrinsic signaling in cell fate specification: a view from the nervous system". Cell. 96 (2): 211–24. doi:10.1016/s0092-8674(00)80561-9. PMID9988216. S2CID15113604.
Jansen G, Mahadevan M, Amemiya C, Wormskamp N, Segers B, Hendriks W, O'Hoy K, Baird S, Sabourin L, Lennon G (juli 1992). "Characterization of the myotonic dystrophy region predicts multiple protein isoform-encoding mRNAs". Nature Genetics. 1 (4): 261–6. doi:10.1038/ng0792-261. PMID1302022. S2CID26072532.
Tsilfidis C, MacKenzie AE, Mettler G, Barceló J, Korneluk RG (juni 1992). "Correlation between CTG trinucleotide repeat length and frequency of severe congenital myotonic dystrophy". Nature Genetics. 1 (3): 192–5. doi:10.1038/ng0692-192. PMID1303233. S2CID24399657.
Brook JD, McCurrach ME, Harley HG, Buckler AJ, Church D, Aburatani H, Hunter K, Stanton VP, Thirion JP, Hudson T (februar 1992). "Molecular basis of myotonic dystrophy: expansion of a trinucleotide (CTG) repeat at the 3' end of a transcript encoding a protein kinase family member". Cell. 68 (4): 799–808. doi:10.1016/0092-8674(92)90154-5. PMID1310900. S2CID19296009.
Gennarelli M, Lucarelli M, Zelano G, Pizzuti A, Novelli G, Dallapiccola B (novembar 1995). "Different expression of the myotonin protein kinase gene in discrete areas of human brain". Biochemical and Biophysical Research Communications. 216 (2): 489–94. doi:10.1006/bbrc.1995.2649. PMID7488138.
Shaw DJ, McCurrach M, Rundle SA, Harley HG, Crow SR, Sohn R, Thirion JP, Hamshere MG, Buckler AJ, Harper PS (decembar 1993). "Genomic organization and transcriptional units at the myotonic dystrophy locus". Genomics. 18 (3): 673–9. doi:10.1016/S0888-7543(05)80372-6. PMID7905855.
van der Ven PF, Jansen G, van Kuppevelt TH, Perryman MB, Lupa M, Dunne PW, ter Laak HJ, Jap PH, Veerkamp JH, Epstein HF (novembar 1993). "Myotonic dystrophy kinase is a component of neuromuscular junctions". Human Molecular Genetics. 2 (11): 1889–94. doi:10.1093/hmg/2.11.1889. PMID8281152.
Carango P, Noble JE, Marks HG, Funanage VL (novembar 1993). "Absence of myotonic dystrophy protein kinase (DMPK) mRNA as a result of a triplet repeat expansion in myotonic dystrophy". Genomics. 18 (2): 340–8. doi:10.1006/geno.1993.1474. PMID8288237.
Jansen G, Bartolomei M, Kalscheuer V, Merkx G, Wormskamp N, Mariman E, Smeets D, Ropers HH, Wieringa B (august 1993). "No imprinting involved in the expression of DM-kinase mRNAs in mouse and human tissues". Human Molecular Genetics. 2 (8): 1221–7. doi:10.1093/hmg/2.8.1221. PMID8401505.
Fu YH, Friedman DL, Richards S, Pearlman JA, Gibbs RA, Pizzuti A, Ashizawa T, Perryman MB, Scarlato G, Fenwick RG (april 1993). "Decreased expression of myotonin-protein kinase messenger RNA and protein in adult form of myotonic dystrophy". Science. 260 (5105): 235–8. Bibcode:1993Sci...260..235F. doi:10.1126/science.8469976. PMID8469976.
Mahadevan MS, Amemiya C, Jansen G, Sabourin L, Baird S, Neville CE, Wormskamp N, Segers B, Batzer M, Lamerdin J (mart 1993). "Structure and genomic sequence of the myotonic dystrophy (DM kinase) gene". Human Molecular Genetics. 2 (3): 299–304. doi:10.1093/hmg/2.3.299. PMID8499920.
Boucher CA, King SK, Carey N, Krahe R, Winchester CL, Rahman S, Creavin T, Meghji P, Bailey ME, Chartier FL (oktobar 1995). "A novel homeodomain-encoding gene is associated with a large CpG island interrupted by the myotonic dystrophy unstable (CTG)n repeat". Human Molecular Genetics. 4 (10): 1919–25. doi:10.1093/hmg/4.10.1919. PMID8595416.