Kolinkinas
| Kolinkinasidentifierare | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| _ | |||||||||
| EG nr. | 2.7.1.32 | ||||||||
| CAS-nr. | 9026-67-9 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Kolinkinas (även känt som CK , ChoK och kolinfosfokinas ) är ett enzym som katalyserar den första reaktionen i kolinvägen för fosfatidylkolin (PC) biosyntes. Denna reaktion involverar överföring av en fosfatgrupp från adenosintrifosfat (ATP) till kolin för att bilda fosfokolin .
- ATP + kolin ADP + O-fosfokolin
Således är de två substraten för detta enzym ATP och kolin, medan dess två produkter är adenosindifosfat (ADP) och O-fosfokolin . Kolinkinas kräver magnesiumjoner (+2) som en kofaktor för denna reaktion. Detta enzym tillhör familjen transferaser , särskilt de som överför fosforinnehållande grupper ( fosfotransferaser ) med en alkoholgrupp som acceptor . Den första detaljerade undersökningen av enzymet genomfördes av McCamen 1962, där det visades att hjärnan är den rikaste källan till enzymet i däggdjursvävnad. Ett besläktat enzym, etanolaminkinas , tenderar att samrenas med kolinkinas, vilket leder till ett förslag att de två aktiviteterna förmedlas av två distinkta aktiva ställen på ett enda protein. Det systematiska namnet på denna enzymklass är ATP:kolinfosfotransferas . Dessa enzymer deltar i glycin-, serin- och treoninmetabolism och glycerofosfolipidmetabolism. I däggdjursceller existerar enzymet som tre isoformer : CKα-1, CKα-2 och CKβ. Dessa isoformer kodas av två separata gener , CHKA och CHKB och är endast aktiva i sina homodimera, heterodimera och oligomera former.
Strukturstudier
I slutet av 2007 har sex strukturer lösts för denna klass av enzymer, med PDB- accessionskoderna 1NW1 , 2CKO , 2CKP , 2CKQ , 2I7Q och 2IG7 .
CKα-2 härrörande från C. elegans , är ett dimeriskt enzym där varje monomer är sammansatt av två domäner. Den aktiva platsen ligger mellan de två domänerna (se figuren nedan). Dess övergripande struktur liknar medlemmar av den eukaryota proteinkinasfamiljen . Kolinkinaser från däggdjur existerar i antingen dimera eller tetramera former i lösning. Strukturella studier utförda på CKα-2 har antytt att de konserverade resterna i CK-familjen av enzymer möjligen kan spela en viktig roll i substratbindning såväl som i stabiliseringen av katalytiskt viktiga rester.
En förstorad bild av resterna som är involverade i dimergränssnittet mellan den S-formade slingan av den gula subenheten och slingan efter spiral A och sträng 4 av den cyan subenheten. Endast rester som är involverade i direkta saltbryggor, vätebindningar eller van der Waals-interaktioner visas. Saltbryggor och vätebindningar, streckade linjer; etiketter av rester från den gula subenheten, röd; etiketter av rester från cyansubenheten, blå.
Mekanism
Även om inte mycket är känt om mekanismen genom vilken kolinkinas reagerar, den senaste tiden [ när ? ] framsteg i förtydligandet av enzymets struktur har gett forskare [ vem? ] med mycket mer insikt än de hade tidigare. Eftersom strukturen för CK är mycket lik den för den eukaryota proteinkinasfamiljen, har placeringen av ATP- och kolinbindande fickor föreslagits. Dessa visas i figurerna nedan. [ citat behövs ]
Föreslagen ATP-bindningsställe
I denna figur finns det en likhet mellan APH(3')-IIIa, ett aminoglykosidfosfotransferas och CK. [ citat behövs ]
Föreslagen kolinbindningsställe
Förslag för denna mekanism har gjorts baserat på mekanistiska studier gjorda på eukaryota proteinkinaser. Det har föreslagits att i CKα-2-mekanismen binder ATP först, följt av kolin, och sedan sker överföringen av fosforylgruppen. Produkten O-fosfokolin frisätts sedan, följt av frisättning av ADP.
Evolution
Efter att ha noggrant studerat de strukturellt liknande enzymerna, CKα-2, APH(3')-IIIa och PKA , observerade forskarna att PKA hade färre insättningar i sin strukturella kärna jämfört med de andra enzymerna. Mot denna bakgrund tror man att CKα-2 har utvecklats från PKA till att ha fler strukturella element fästa vid sig.
Biologisk funktion
Kolinkinas katalyserar bildandet av fosokolin, det engagerade steget i fosfatidylkolinbiosyntesen. Fosfatidylkolin är den huvudsakliga fosfolipiden i eukaryota membran. Fosfatidylkolin är viktigt för en mängd olika funktioner i eukaryoter som att underlätta transporten av kolesterol genom organismen, fungerar som ett substrat för produktionen av andra budbärare och som en kofaktor för aktiviteten av flera membranrelaterade enzymer. CK spelar också en viktig roll i produktionen av sfingomyelin , en annan viktig membranfosfolipid och i regleringen av celltillväxt.
Produktionen av fosfokolin från CK är nödvändig för signaltransduktionsvägarna relaterade till mitogenes . Det har också visat sig att CK spelar en kritisk roll i proliferationen av humana bröstepitelceller .
Kolinkinas α som proteinchaperon
Kolinkinas α kan fungera som en proteinförare. Kinas kan fungera som chaperon och det kan finnas andra kinaser som kan fungera som chaperon som ännu inte har identifierats. Kolinkinas α (CKα) överuttrycks i prostatacancer där det fysiskt interagerar med androgenreceptorn (AR), en viktig drivkraft för prostatacancer. Genom att inaktivera CHKA-funktionen kunde forskare hämma AR-funktion och tillväxt av prostatacancer.
In vivo- studier utförda med användning av CKα-1 och CKβ isoformer tyder på att varje isoform kan vara involverad i olika biokemiska vägar. CKβ spelar en viktig roll i katalysen av fosforyleringen av etanolamin medan CKα-1 katalyserar fosforyleringen av både kolin och etanolamin. ShRNA-medierad in vivo-utarmning av CKα har visat sig minska tillväxten av prostatatumörxenotransplantat
Sjukdomsrelevans
Onkogen aktivitet och CKα-1
Överuttryck av CKα-1 har visat sig vara associerat med cancer. Senaste [ när? ] studier utförda på cancercellinjer har visat att CKα-1 överuttrycks i bröstcancerceller. Detta leder till en ansamling av fosfokolin i bröstet och orsakar malignitet.
Studier med användning av kolon-, mänskliga lung- och prostatakarcinom avslöjade också att CK uppregleras genom överuttryck av CKα-1 i dessa celler jämfört med de normala, icke-cancerceller.
En möjlig förklaring till detta är att CKα-1 hjälper till att reglera proteinkinas B- fosforylering, särskilt vid Serine-473-änden. Följaktligen främjar höga nivåer av uttryck och aktivitet av CKa-1 celltillväxt och överlevnad. Baserat på observationen att ökad aktivitet av CKα-1 är relaterad till cancer, har CKα-1 lovande användning som en tumörbiomarkör och för att diagnostisera och följa utvecklingen av tumörer. Alla mänskliga cancerceller har visat ökade nivåer av just detta enzym.
Muskeldystrofi och CKβ
Det har visats, med hjälp av CKβ knockout- mössmodeller, att en defekt i CKβ-aktiviteten leder till en minskning av fosfatidylkolinhalten (PC) i bakbensmuskeln. Detta påverkar dock inte halten av fosfoetanolamin (PE).
Nettoeffekten är då att PC/PE-kvoten minskar och detta leder till försämrad membranintegritet i levern. Denna försämrade membranpotential leder till att mitokondrierna inte fungerar . Även om CK krävs för biosyntesen av PC, är CK normalt närvarande i överskott och anses därför i allmänhet inte vara det hastighetsbegränsande steget . Forskare har emellertid dragit slutsatsen att på grund av den minskade aktiviteten av CK som ses i bakbensmuskeln i CKβ knockout-mössmodellen, är CK förmodligen det hastighetsbegränsande enzymet i skelettmuskler. Detta tyder på att defekter i CKβ kan leda till en minskning av PC-syntesen i musklerna vilket resulterar i muskeldystrofi . Dessa resultat tyder på att CK möjligen kan spela en viktig roll i homeostasen av PC.
