Adenosinkinas
| adenosinkinas | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Adenosinkinasdimer, Mycobacterium tuberculosis
| |||||||||
| Identifiers | |||||||||
| EG nr. | 2.7.1.20 | ||||||||
| CAS-nr. | 9027-72-9 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Adenosinkinas (AdK; EC 2.7.1.20) är ett enzym som katalyserar överföringen av gamma-fosfat från adenosintrifosfat ( ATP ) till adenosin (Ado) vilket leder till bildning av adenosinmonofosfat ( AMP ). Förutom dess välstuderade roll för att kontrollera den cellulära koncentrationen av Ado, spelar AdK också en viktig roll i upprätthållandet av metyleringsreaktioner. Alla S-adenosylmetioninberoende transmetyleringsreaktioner i celler leder till produktion av S-adenosylhomocystein (SAH), som klyvs av SAH-hydrolas till Ado och homocystein. Misslyckandet med att effektivt avlägsna dessa slutprodukter (Ado avlägsnas genom fosforylering av AdK) kan resultera i uppbyggnad av SAH, som är en potent hämmare av alla transmetyleringsreaktioner. Avbrottet av AdK-genen (-/-) hos möss orsakar neonatal leversteatos, ett dödligt tillstånd som kännetecknas av snabb mikrovesikulär fettinfiltration, vilket leder till tidig postnatal död. Levern var det huvudsakliga organ som påverkades hos dessa djur och i den sänktes nivåerna av adeninnukleotider, medan nivåerna av SAH var förhöjda. Nyligen har missense-mutationer i AdK-genen hos människor som resulterar i AdK-brist också visat sig orsaka hypermetioninemi, encefalopati och onormal leverfunktion.
Biokemiska egenskaper
AdK är ett monomert protein (~ 38-40 kDa), som fungerar via en ordnad Bi-Bi-reaktionsmekanism. Det tillhör familjen fosfofruktokinas B (PfkB) av sockerkinaser. Andra medlemmar av denna familj (även känd som RK-familjen) inkluderar ribokinas (RK), inosin-guanosinkinas, fruktokinas och 1-fosfofruktokinas. Medlemmarna av PfkB/RK-familjen identifieras genom närvaron av tre konserverade sekvensmotiv. Strukturerna för AdK och flera andra PfK-familjer av proteiner har bestämts från ett antal organismer (se avsnitt nedan) såväl som för RK-protein från E. coli. Trots låg sekvenslikhet mellan AdK och andra PfkB-familjer av proteiner är dessa proteiner ganska lika på strukturella nivåer. Föreningar som är substrat för AdK inkluderar N-nukleosiderna toyocamycin, tubercidin och 6-metylmecaptopurin-ribosid; C-nukleosiderna formycin A, 9-azadenosin och ett stort antal andra C- och N-nukleosidanaloger. AdK från däggdjurskällor, förutom att utföra ATP-beroende fosforylering av Ado, katalyserar också en Ado-AMP-utbytesreaktion som kräver ADP. Denna aktivitet är en integrerad del av AdK och den tillåter förmodligen en snabb och exakt kontroll av Ado-koncentrationen i celler. Den enzymatiska aktiviteten av AdK från olika källor visar ett markant beroende av fosfat (Pi) och/eller pentavalenta joner och det är en konserverad egenskap hos PfkB-familjen av proteiner. Det konserverade NXXE-motivet, som är en distinkt egenskap hos PfkB-familjen av proteiner, är involverad i Pi (PVI) beroende.
Evolution och relation till PfkB-familjen av proteiner
AdK-genen/proteinet finns huvudsakligen i eukaryota organismer och dess primära sekvens visar en hög grad av konservering (>55 % aa likhet). AdK-sekvenser uppvisar dock låg (~ 20-25%), men signifikant likhet med andra PfkB-familjer av proteiner såsom RK och fosfofruktokinaser, som också finns i prokaryota organismer. Även om ett protein som uppvisar AdK-aktivitet har rapporterats i Mycobacterium tuberculosis, visar sekvens och biokemiska egenskaper hos detta enzym att det är ett atypiskt enzym som är närmare besläktat med ribokinas och fruktokinas (35 %) än till andra ADK (mindre än 24 %) .
Gen och isoformer
AdK-genen hos människor finns på kromosom 10 i 10q11-10q24-regionen. Till skillnad från sin kodande sekvens (cirka 1 Kb) är AdK-genen i däggdjursarter ovanligt stor (~546 Kb hos människor) och den består av 11 exoner (36 till 173 bp långa) och 10 introner vars längder varierar från 4,2 Kb till 128,6 Kb (i genomsnitt ~50 Kb). Förhållandet mellan den icke-kodande och kodande sekvensen för human ADK (>550) är den högsta kända för någon gen. AdK-genen i däggdjursorganismer är också kopplad till genen för den långa isoformen av AdK till genen för μ3A-adapterprotein, och båda dessa gener transkriberas från en enkel dubbelriktad promotor. Den stora storleken på AdK-genen och dess koppling till genen för μ3A-adapterprotein är tydligen unika egenskaper hos fostervatten (t.ex. olika däggdjur, fåglar och reptiler). Däremot är AdK-generna i andra eukaryota organismer mycket mindre i längder (1,3 – 20 Kb långa). Hos däggdjur finns två isoformer av Adk. Dessa två isoformer visar ingen skillnad i sin biologiska aktivitet och de skiljer sig endast vid N-terminalen där den långa isoformen (AdK-lång) innehåller extra 21 aminosyror som ersätter de första 4 aminosyrorna i den korta isoformen (AdK-kort). Dessa två isoformer regleras oberoende av varandra på transkriptionsnivån och promotorn för den korta isoformen är belägen inom den första stora AdK-intronen. Det visades nyligen att av de två AdK-isoformerna är den AdK-långa isoformen lokaliserad i kärnan, medan AdK-short finns i cytoplasman.
Kardio- och neuroskyddande roller
AdK spelar en central roll för att kontrollera de cellulära nivåerna av Ado, som via sin interaktion med adenosinreceptorer i däggdjursvävnader producerar ett brett spektrum av fysiologiska svar inklusive potenta kardioprotektiva och neuroprotektiva aktiviteter. Överuttrycket av AdK i hjärnan, vilket leder till minskade Ado-nivåer och förlust av hämning av neuronal excitabilitet av astrocyter, har föreslagits som den främsta bakomliggande orsaken till progression av epilepsi. Moduleringen av AdK med externa medel ger därför en viktig strategi för att utnyttja dess potentiella terapeutiska fördelar. Som sådan finns det ett stort intresse för att utveckla specifika hämmare av AdK. Många AdK-hämmare, av vilka några visar användbara analgetiska, anti-anfalls- och antiinflammatoriska egenskaper i djurmodeller har beskrivits.
Studier med muterade däggdjursceller
I odlade däggdjursceller, främst kinesiska hamster-ovarieceller (CHO), har många typer av mutanter som påverkas i AdK och visar intressanta skillnader i sina genetiska och biokemiska egenskaper isolerats; En sorts mutant som erhålls med ovanligt hög spontan mutantfrekvens (10 −3 -10 −4 ) innehåller stora deletioner inom AdK-genen som leder till förlust av flera introner och exoner. Många mutanter som påverkas i uttrycket av antingen uttrycken av de två AdK-isoformerna har också isolerats.
