Den huvudsakliga enzymatiska aktiviteten hos PIKfyve är att fosforylera PtdIns3P till PtdIns(3,5)P2 . PIKfyve-aktiviteten är ansvarig för produktionen av både PtdIns(3,5)P2 och fosfatidylinositol-5-fosfat (PtdIns5P). PIKfyve är ett stort protein som innehåller ett antal funktionella domäner och uttrycks i flera splitsade former. De rapporterade fullängds mus- och human-cDNA-klonerna kodar för proteiner med 2052 respektive 2098 aminosyrarester. Genom att direkt binda membranet PtdIns(3)P FYVE-fingerdomänen av PIKfyve väsentlig för att lokalisera proteinet till endosomernas cytosoliska broschyr . Försämrad PIKfyve-enzymatisk aktivitet av dominant-interfererande mutanter, siRNA-medierad ablation eller farmakologisk hämning orsakar lysosomförstoring och cytoplasmatisk vakuolering på grund av försämrad PtdIns(3,5)P2-syntes och försämrad lysosomklyvningsprocess och homeostas. Sålunda, via PtdIns(3,5)P2-produktion, deltar PIKfyve i flera aspekter av vesikulär dynamik, och påverkar därigenom ett antal trafikvägar som emanerar från eller korsar det endosomala systemet på väg till trans-Golgi-nätverket eller senare avdelningar längs den endocytiska väg.
Medicinsk betydelse
PIKfyve-mutationer som påverkar en av de två PIKFYVE-allelerna finns i 8 av 10 familjer med Francois-Neetens hornhinnefläcksdystrofi . Störning av båda PIKFYVE-allelerna i musen är dödlig vid pre-implantationsembryot. PIKfyves roll i patogeninvasion härleds av bevis från cellstudier som implicerar PIKfyve-aktivitet i HIV- och Salmonella -replikation. En koppling mellan PIKfyve och typ 2-diabetes framgår av observationerna att PIKfyve-störning hämmar insulinreglerat glukosupptag. På samma sätt uppvisar möss med selektiv Pikfyve-genavbrott i skelettmuskulaturen , den vävnad som huvudsakligen är ansvarig för minskningen av postprandialt blodsocker , systemisk insulinresistens ; glukosintolerans ; hyperinsulinemi ; och ökad adiposity , dvs symptom, typiska för human prediabetes .
PIKfyve-hämmare som potentiell terapi vid cancer
Flera småmolekylära PIKfyve-hämmare har visat sig lovande som cancerterapi i prekliniska studier på grund av selektiv toxicitet i non-Hodgkin lymfom B-celler eller i U-251 glioblastomceller . PIKfyve-hämmare orsakar celldöd även i A-375 melanomceller, som är beroende av autofagi för tillväxt och proliferation, på grund av nedsatt lysosomhomeostas. Den potentiella terapeutiska användningen av PIKfyve-hämmare väntar på kliniska prövningar.
Interaktioner
PIKfyve associerar fysiskt med sin regulator ArPIKfyve, ett protein som kodas av den humana genen VAC14 , och Sac1-domänen innehållande PtdIns(3,5)P2 5-fosfatas Sac3, kodad av FIG4 , för att bilda ett stabilt ternärt heterooligomert komplex som är scaffoldat av ArPIKfyve homoligomera interaktioner. Närvaron av två enzymer med motsatta aktiviteter för PtdIns(3,5)P2-syntes och omsättning i ett enda komplex indikerar kravet på en noggrann kontroll av PtdIns(3,5)P2-nivåerna. PIKfyve interagerar också med Rab9 -effektorn RABEPK och kinesinadaptern JLP, kodad av SPAG9 . Dessa interaktioner länkar PIKfyve till mikrotubulusbaserad endosom till trans-Golgi-nätverkstrafik . Under ihållande aktivering av glutamatreceptorer binder PIKfyve till och underlättar den lysosomala nedbrytningen av Ca v 1.2 , spänningsberoende kalciumkanal typ 1.2, och skyddar därigenom neuronerna från excitotoxicitet. PIKfyve reglerar negativt Ca 2+ -beroende exocytos i neuroendokrina celler utan att påverka spänningsstyrda kalciumkanaler.
Evolutionsbiologi
PIKFYVE tillhör en stor familj av evolutionärt konserverade lipidkinaser. Enkelkopiagener, som kodar liknande strukturerade FYVE-domäninnehållande fosfoinositidkinaser, finns i de flesta genom från jäst till människa. Växten A. thaliana har flera kopior av enzymet. Högre eukaryoter (efter D. melanogaster ), förvärvar ytterligare en DEP-domän . S. cerevisiae -enzymet Fab1p krävs för PtdIns(3,5)P2-syntes under basala förhållanden och som svar på hyperosmotisk chock. PtdIns5P, tillverkat av PIKfyve-kinasaktivitet i däggdjursceller, detekteras inte i spirande jäst. Jäst Fab1p associerar med Vac14p (ortologen av mänskliga ArPIKfyve) och Fig4p (ortologen av Sac3). Jäst Fab1-komplexet inkluderar också Vac7p och troligen Atg18p, proteiner som inte detekteras i PIKfyve-komplexet från däggdjur. S. cerevisiae kunde överleva utan Fab1. Däremot leder utslagningen av de FYVE-domäninnehållande enzymerna i A. thaliana , D. melanogaster , C. elegans och M. musculus till embryonal dödlighet, vilket indikerar att de FYVE-domäninnehållande fosfoinositidkinaserna har blivit väsentliga vid multicellulär utveckling av embryonal utveckling. organismer. Sålunda, i evolutionen, bibehåller de FYVE-domäninnehållande fosfoinositidkinaserna flera aspekter av den strukturella organisationen, enzymaktivitet och proteininteraktioner från spirande jäst. I högre eukaryoter förvärvar enzymerna ytterligare en domän, en roll i produktionen av PtdIns5P, en ny uppsättning interagerande proteiner och blir väsentliga i embryonal utveckling.
Brill LM, Salomon AR, Ficarro SB, Mukherji M, Stettler-Gill M, Peters EC (maj 2004). "Robust fosfoproteomisk profilering av tyrosinfosforyleringsställen från humana T-celler med hjälp av immobiliserad metallaffinitetskromatografi och tandemmasspektrometri". Analytisk kemi . 76 (10): 2763–72. doi : 10.1021/ac035352d . PMID 15144186 .
Rush J, Moritz A, Lee KA, Guo A, Goss VL, Spek EJ, et al. (januari 2005). "Immunaffinitetsprofilering av tyrosinfosforylering i cancerceller". Natur Bioteknik . 23 (1): 94–101. doi : 10.1038/nbt1046 . PMID 15592455 . S2CID 7200157 .
