WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 |

а – вид сверху, б – вид сбоку. Регуляторный SH3-моВероятно, наибольший интерес представляет регутив (зеленого цвета) взаимодействует с участком ляторный домен src-киназы. В N-концевой части srcполипептидной цепи (участок РРII, отмечен красным киназы располагаются два участка с консервативной цветом), соединяющим регуляторный домен с АТФсвязывающим участком каталитического домена первичной структурой. Первый, так называемый SH3(светло-синий). В С-концевом регуляторном хвосте мотив (SH расшифровывается как src-homology, то есть (красного цвета) располагается фосфорилируемый гомология с src-киназой) встречается в структуре мно- остаток тирозина, который может захватываться внутрь кармана для фосфотирозина, образованного гих белков. Этот относительно консервативный учасрегуляторным SH2-мотивом (желтый цвет) (по: Willток, часто обозначаемый термином “мотив”, способен iams J.C., Wierenga R.K., Saraste M. Insight into Src Kiузнавать и прочно взаимодействовать с участками поnase Functions: Structural Comparisons // Trends Bioлипептидных цепей, имеющих в своей структуре опре- chem. Sci. 1998. Vol. 23. P. 179–184 с упрощениями) деленным образом расположенные остатки пролина (так называемая полипролиновая спираль II типа). В консервативна и встречается в составе многих белков.

структуре src-киназы такой участок (отмечен красным Первичная структура SH2-мотива обеспечивает узнацветом на рис. 3) находится в области шарнира меж- вание и связывание с участками полипептидной цепи, ду регуляторным и каталитическим доменами. Таким имеющими в своем составе остатки фосфорилированобразом, расположенный в N-концевой области SH3 ного тирозина. В С-концевой области фермента (обоможет регулировать ориентацию АТФ-связывающего значена оранжевым цветом на рис. 3) есть остаток тиучастка в каталитическом домене белка. Второй регу- розина, который может фосфорилироваться или под ляторный элемент, располагающийся в N-концевой действием самой src-киназы, или под действием других части белка, представлен так называемым SH2-моти- Tyr-киназ. Если это происходит, то фосфотирозин повом (отмечен желтым цветом на рис. 3). Последова- падает в так называемый карман для фосфотирозина, тельность аминокислот в SH2-мотиве тоже достаточно являющийся главной составной частью SH2-мотива.

СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №12, БИОЛОГ ИЯ При этом происходит переориентация С-концевого кация протеинкиназ основывается на сопоставлении участка каталитического домена и оказывается невоз- первичных структур каталитических доменов.

можным протекание каталитической реакции. Таким образом, SH3 контролирует ориентацию АТФ-связы- КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОТЕИНКИНАЗ вающего участка, а SH2 – ориентацию субстратсвязыПо мере накопления сведений о первичной структуре вающего участка.

протеинкиназ и установлении трехмерной структуры В ингибированном состоянии SH2- и SH3-участки некоторых представителей этого класса ферментов регуляторного домена узнают и взаимодействуют со стало возможным создание классификации, в основу специальными участками в структуре каталитического которой положен анализ последовательности аминодомена одной и той же молекулы фермента. Важно от- кислот в каталитическом домене фермента (табл. 2). К метить, что участки, узнаваемые SH2- и SH3-мотивами, первому, так называемому A-G-C-классу относят фершироко распространены и встречаются в структурах менты, активность которых регулируется циклическим многих белков. Если src-киназа оказывается побли- АМФ (буква А в названии класса), циклическим ГМФ зости от белков, содержащих в своей структуре поли- (буква G в названии класса) и так называемые протепролиновые спирали или фосфорилированные остат- инкиназы С (буква С в названии класса), активность ки тирозина, то регуляторные элементы фермента как которых может регулироваться диацилглицеролом, фобы получают возможность выбора. SH2- и SH3-участки сфолипидами и ионами кальция. Ферменты этого класданной молекулы фермента могут либо оставаться в са могут быть мономерными белками (как, например, контакте с соответствующими группами внутри своей протеинкиназа С), где все регуляторные элементы же молекулы белка, либо контактировать с соответству- находятся в составе одной полипептидной цепи. Друющими группами в структуре другой молекулы белка- гие представители этого класса могут быть димерами партнера. Если регуляторные участки “отвлекаются” от (цГМФ-зависимая протеинкиназа) или гетероолигоблокирования собственного каталитического центра, мерами (цАМФ-зависимая протеинкиназа, см. табл. 2).

то фермент приобретает активность и начинает ка- В этом случае регуляция активности может осуществтализировать фосфорилирование белков субстратов.

ляться либо путем изменения структуры димера, либо Одновременно с этим за счет межмолекулярных взаи- путем обратимой ассоциации каталитических и регумодействий src-киназа оказывается прикрепленной к ляторных субъединиц. Активность ферментов класса совершенно определенным белкам-якорям. Эти белки A-G-C регулируется различными так называемыми втообеспечивают адресное распределение протеинкиназы ричными посредниками (цАМФ, цГМФ, кальций, фосвнутри клетки. Таким образом, в структуре полипеп- фолипиды), концентрация которых внутри клетки мотидной цепи src-киназы есть все элементы, необходи- жет меняться под действием первичных посредников мые для управляемого катализа и определенной ориен- (гормонов, гормоноподобных веществ и электрической тации фермента внутри клетки.

стимуляции).

Приведенные примеры убедительно свидетельству- Второй класс протеинкиназ обозначен как Са-кальют о том, что общая архитектура строения каталити- модулин-зависимые протеинкиназы (см. табл. 2). Ферческого домена различных протеинкиназ довольно менты этого класса, как правило, состоят из каталитичеконсервативна. В то же время в первичной структуре ской и одной или нескольких регуляторных субъединиц.



каталитических доменов различных протеинкиназ есть В подклассе истинных Са-кальмодулинзависимых проопределенные различия, которые, впрочем, не приво- теинкиназ одной из регуляторных субъединиц обязадят к драматическому изменению укладки полипеп- тельно является кальмодулин – универсальный Сатидной цепи. Регуляторные элементы различных про- связывающий белок, широко распространенный в разтеинкиназ крайне разнообразны. Как уже отмечалось, личных органах и тканях [3]. При этом кальмодулин активность протеинкиназ может регулироваться низ- может прочно взаимодействовать с каталитической комолекулярными соединениями, специальными бел- субъединицей и являться интегральной частью ферками – активаторами или ингибиторами, а также путем мента (как, например, в случае киназы фосфорилазы) фосфорилирования. Есть несколько способов класси- или взаимодействовать и активировать каталитичесфикации протеинкиназ. Первые классификации были кую субъединицу только в определенных условиях (как, основаны на различиях в способе регуляции активнос- например, в случае киназы легких цепей миозина).

ти. Такие классификации просты и наглядны, однако Некоторые представители этого подкласса способны они не учитывают сходства в первичных структурах образовывать сложные олигомерные комплексы (наанализируемых белков и поэтому не могут быть ис- пример, многофункциональная Са-кальмодулинзавипользованы для установления эволюционных отноше- симая протеинкиназа II типа, см. табл. 2). В этой групний в семействе протеинкиназ. Современная классифи- пе ферментов выделяют отдельный подкласс сложно ГУСЕВ Н.Б. ПРОТЕИНКИНАЗЫ: СТРОЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БИОЛОГ ИЯ Таблица 2. Упрощенная классификация Ser/Thr- и Tyr-протеинкиназ, основанная на первичной структуре их каталитического домена (по [2] с изменениями и упрощениями). C-каталитические субъединицы, R, R' и R" – различные регуляторные субъединицы Возможный субъ- Некоторые регуляторы Класс Подкласс Семейство единичный состав ферментативной активности A-G-C-протеинкиназ Циклонуклеотидзави- цАМФ-зависимые киназы цАМФ, фосфорилирование R2Cсимые киназы цГМФ-зависимые киназы цГМФ, фосфорилирование CФосфолипидзависи- Киназы, зависящие от каль- C Диацилглицерол, фосфолиция мые киназы пиды, Са2+ Киназы, не зависящие от кальция Са-кальмодулинза- Истинные Са-кальмо- Многофункциональные Са- CnRn Са2+, кальмодулин, фосфовисимые протеинки- дулинзависимые ки- кальмодулинзависимые прорилирование назы назы теинкиназы Киназа фосфорилазы (CRR'R")4R"4 Са2+, кальмодулин, фосфорилирование АМФ-зависимые ки- АМФ-зависимые киназы CR'R" АМФ, фосфорилирование назы C-M-G-протеинки- Циклинзависимые ки- Несколько семейств цик- CR Фосфорилирование назы назы линзависимых киназ МАР-киназы Фосфорилирование Стрессактивируемые кина- C зы, р42, р44 киназы Киназы гликогенсин- Киназа гликогенсинтазы 3 C Фосфорилирование тазы Казеинкиназа II Самофосфорилирование, C2Rполиамины Тирозиновые проте- Растворимые тирози- Более 10 семейств (src, brk, Фосфорилирование, регуляC инкиназы новые киназы tec, csk, fes, abl, jak и т.д) торные белки Мембрансвязанные Многочисленные семейства Гормоны, фосфорилирование C2Rтирозиновые киназы киназ-рецепторов гормонов и факторов роста Неклассифициро- Киназы МАР-киназы Киназы МАР-киназ и кина- C Фосфорилирование ванные протеинки- зы киназ МАР-киназ назы Казеинкиназы I типа Несколько семейств C Mg2+ построенных протеинкиназ, активность которых за- полиаминами), а также путем самофосфорилирования висит от концентрации АМФ (см. табл. 2). Повышение или фосфорилирования под действием специальных концентрации АМФ свидетельствует об истощении протеинкиназ. В этом случае сама протеинкиназа (наэнергетических ресурсов клетки. Поэтому, связываясь пример, МАР-киназа) является субстратом для другой с ферментом, АМФ активирует протеинкиназу, кото- протеинкиназы, активность которой, в свою очередь, рая фосфорилирует определенные белки-мишени и может регулироваться либо путем фосфорилирования, тем самым ингибирует энергопотребляющие и активи- либо под действием какого-то вторичного посредника рует энергосберегающие процессы в клетке. (цАМФ, ионы кальция, специальные фосфолипиды).

Фосфорилирование вообще является одним из наибоТретий C-M-G-класс протеинкиназ довольно гетелее универсальных способов регуляции активности рогенен. К этому классу относят циклинзависимые протеинкиназ (см. табл. 2).

протеинкиназы (буква C в названии), так называемые МАР-киназы (буква М в названии) и ферменты, спо- Четвертый класс представлен различными Tyrсобные фосфорилировать гликогенсинтазу (фермент, киназами. К этому классу отнесены протеинкиназы, участвующий в синтезе гликогена) (буква G в назва- способные фосфорилировать остатки тирозина в нии). Ферменты этого класса могут быть мономерами белках-мишенях. Описано несколько подклассов рас(как, например, МАР-киназа) или образовывать ком- творимых Tyr-киназ, примером которых может быть плексы со специальными регуляторными субъединица- src-киназа, описанная в предыдущем разделе. Помимо ми (циклинзависимые протеинкиназы, казеинкиназа II этого известны несколько классов мембрансвязанных типа). Активность этих протеинкиназ регулируется раз- протеинкиназ. Это сложно построенные белки, состоличными внутриклеточными метаболитами (например, ящие как бы из трех частей (рис. 4). Одна часть белка, СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 6, №12, БИОЛОГ ИЯ расположенная с наружной стороны клетки, выполня- Связывание ИНС инсулина ет функции своеобразной антенны и улавливает (свяСамофосфорилирование зывает) специфические гормоны (например, инсулин, рецептора эпидермальный фактор роста). Другая часть белка обеспечивает его встраивание в мембрану и удержание в правильной ориентации. Наконец, третья, цитозольP P ная часть белка содержит в своем составе каталитичесP P P P кий домен, способный осуществлять фосфорилироваСвязывание ние по остаткам тирозина. Фосфорилированию может СИР-подвергаться как сам фермент-рецептор, так и другие белки-субстраты (см. рис. 4). При этом фосфорилироСвязывание белков, вание возможно только до тех пор, пока наружная содержащих SH2-мотив часть белка находится в комплексе с гормоном. Как уже отмечалось, в структуре многих цитозольных белков есть специальные SH2-мотивы, которые способны P P P P P P узнавать и взаимодействовать с фосфорилированными P P P P P P P P P P остатками тирозина. Поэтому сразу после самофосфоP P СИР-P P P P рилирования рецептор оказывается способным взаи- P P P P P P P P P P модействовать с цитозольными белками, имеющими в своей структуре SH2-мотив (полукруг на рис. 4). Такой “прилипший” к рецептору цитозольный белок, в свою очередь, может стать субстратом для фосфорилироваРис. 4. Схема строения инсулинового рецептора.





ния по остаткам тирозина, и к нему могут “прилипать” Рецептор состоит из четырех полипептидных цепей, другие цитозольные белки. Вследствие такой последо- имеет структуру и располагается на наружной 2 мембране клеток. Связывание инсулина с наружной вательности реакций на цитозольной стороне рецептостороны мембраны активирует каталитический прора может собираться гирлянда белков, часть из которых теинкиназный домен, и это приводит к самофосфоможет быть ферментами, функционирующими только рилированию рецептора по остаткам тирозина (Р).

в составе таких сложных многокомпонентных ком- С фосфорилированным рецептором взаимодействует специальный белок СИР-1 (субстрат инсулиноплексов.

вого рецептора 1), который также подвергается фоВ пятый класс объединены неклассифицировансфорилированию по остаткам тирозина. Различные ные протеинкиназы. Эти зачастую мономерные фер- цитозольные белки, имеющие в своей структуре SH2-мотивы (изображены в виде полукругов), взаименты, активность которых может регулироваться под модействуют с фосфорилированным СИР-1 и фикдействием низкомолекулярных клеточных метаболисируются поблизости от наружной мембраны клетки тов (см. табл. 2). Часть этих ферментов обладает нео(по: Meisenberg G., Simmons W. Principles of Medical бычной смешанной специфичностью и способна фос- Biochemistry. St. Lousi: Mosby Publ., 1998 с изменениями и упрощениями) форилировать как остатки серина и треонина, так и остатки тирозина (киназа МАР-киназы).

го вблизи мембраны специальный белок с молекулярной массой 85 кДа (р85 на рис. 5). К этой гирлянде УЧАСТИЕ ПРОТЕИНКИНАЗ В ПЕРЕДАЧЕ белков присоединяется фермент с молекулярной масИ УСИЛЕНИИ ГОРМОНАЛЬНОГО СИГНАЛА сой 110 кДа, способный превращать один из фосфоМеханизмы участия протеинкиназ в передаче гормолипидов мембраны (фосфатидилинозитол-3-фосфат – нального сигнала столь разнообразны и многочисленPIP) в два других фосфолипида (фосфатидилинозитолны (см., например, [4–6]), что не могут быть описаны в 3,4-дифосфат – PIP2 и фосфатидилинозитол-3,4,5короткой статье. Поэтому приведем только один из сатрифосфат – PIP3) (см. рис. 5). Только после синтеза мых простых примеров участия протеинкиназы В в пеэтих новых фосфолипидов неактивная протеинкиназа редаче сигнала от рецептора инсулина внутрь клетки.

В (ПКВ) может переходить из цитозоля и закрепляться Как уже отмечалось, связывание инсулина активина этих вновь образованных компонентах мембраны.

рует самофосфорилирование инсулинового рецептора Фиксированная на мембране протеинкиназа В фосфопо остаткам тирозина и сопровождается прикреплением рилируется под действием двух протеинкиназ (PDK1 и к инсулиновому рецептору специального белка СИР-Ser473 kinase). Это приводит к активации протеинки(см. рис. 4). СИР-1, в свою очередь, фосфорилируется по остаткам тирозина инсулиновым рецептором и вы- назы В и ее диссоциации от мембраны. Освободившаступает в качестве своеобразного якоря, закрепляюще- яся в цитозоль протеинкиназа В фосфорилирует и тем ГУСЕВ Н.Б. ПРОТЕИНКИНАЗЫ: СТРОЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БИОЛОГ ИЯ самым влияет на активность разнообразных белков- ходящихся в конце цепочки реакций, зависит от функсубстратов. Среди этих белков-субстратов могут быть ционирования протеинкиназ, находящихся в самом наразличные протеинкиназы и фосфатазы (а также инги- чале цепочки. Это обеспечивает не только передачу, но и значительное усиление гормонального сигнала. Дейбиторы фосфатаз), ферменты, участвующие в синтезе и распаде углеводов и жиров, а также специальные фак- ствительно, связывание одной молекулы гормона приведет к тому, что белок р110 сможет синтезировать, наторы, участвующие в синтезе белка на рибосомах (см.

пример, несколько десятков молекул PIP2 и PIP3. Это табл. 1). Совокупное действие этих белков приводит к означает, что появится несколько десятков мест посадтому, что ускоряется транспорт глюкозы из крови ки протеинкиназы В на мембране и вследствие этого, внутрь клетки и возрастает синтез полисахаридов внутсменяя друг друга, несколько сот молекул протеинкири клетки. Фосфатаза (РР2А на рис. 5) дефосфорилируназы В будут фосфорилированы и переведены в активиет протеинкиназу В и переводит ее в неактивную форму.

Pages:     | 1 || 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.