Ceramid kináza - Ceramide kinase - Wikipedia

ceramid kináza
Identifikátory
EC číslo2.7.1.138
Číslo CAS123175-68-8
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, a ceramid kináza, zkráceně také jako CERK, (ES 2.7.1.138 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce:

ATP + ceramid ADP + ceramid 1-fosfát

Tedy dva substráty tohoto enzymu jsou ATP a ceramid, zatímco jeho dva produkty jsou ADP a ceramid-1-fosfát.

Tento enzym patří do rodiny transferázy, konkrétně převádějící fosfor -obsahující skupiny (fosfotransferázy ) s alkoholovou skupinou jako akceptorem. The systematické jméno této třídy enzymů je ATP: ceramid 1-fosfotransferáza. Tento enzym se také nazývá acylsfingosin kináza. Tento enzym se účastní metabolismus sfingolipidů.

Gen

CERK je kódován genem CERK. Gen CERK je lokalizován na člověku chromozom 22q 13, obsahuje 13 exony, a je přibližně 4,5 kB dlouhý.[1] CERK sdílí sekvenci homologie s sfingosinkináza typ I, včetně N-terminál pleckstrinová homologie (PH) doména a diacylglycerol kinázová doména. VÝBUCH vyhledávání vyjádřená značka sekvence (EST) od Sugiury a kolegů[1] přinesly výsledky ortologický CERK geny v jiných eukaryotech včetně Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans, a Oryza sativa. Myš homolog byl naklonovaný také.

Kompletní gen lidské CERK obsahuje 4459bp, který se skládá z 123bp-5'-nepřekládaná oblast, 2772 bp 3'-nekódování a 1611 bp otevřený čtecí rámec. Sekvenční analýza CERK údajně naznačuje, že následující posttranslační modifikace existují stránky: 4 N-glykosylace weby, 15 fosforylace weby, 5 prenylace weby a 2 amidace stránky. Kompletní gen myší CERK se mírně lišil a obsahoval otevřený čtecí rámec 1593 bp. Zmenšená délka otevřeného čtecího rámce vede ke ztrátě 2 prenylačních míst a 1 amidačního místa.

V člověku CERK, a kyselina retinová prvek odpovědi (RARE) podobný existuje mezi -40 bp a -28 bp a obsahuje sekvenci: TCCCCG C CGCCCG. RARE-like hraje roli v transkripce regulace CERK. Existuje podezření, že v přítomnosti all-trans retinová kyselina (ATRA), kuřecí ovalbumin upstream promotor transkripční faktor I (COUP-TFI), receptor kyseliny retinové (RARα), retinoid X receptor (RXRα) váží RARE-like CERK v buňkách 5H-SY5Y. Výraz CERK se však liší buněčná linie. Na rozdíl od SH-SY5Y neuroblastom buňky, HL60 leukémie buňky nevykazovaly žádnou vazbu CERK ani v přítomnosti ATRA. To naznačuje, že diferenciální exprese RARα, RXRαa COUP-PTI mohou určovat hladiny transkripce v různých buněčných liniích.[2]

Protein

CERK je 537 aminokyselina enzym u lidí (531 u myší).[1] CERK byl poprvé objeven v roce 1989, kdy tomu tak bylo společně čištěno s synaptické vezikuly z mozek buňky.[3] Po objevu bylo navrženo, že CERK je ceramid kináza, která funguje v přítomnosti μM koncentrace z vápník anionty.[3][4] Protože CERK postrádá vazebné místo pro vápník, regulační mechanismus CERK byl špatně pochopen. CERK bylo později potvrzeno, že se váže klimodulin v přítomnosti vápníku, což naznačuje, že kalmodulin nejprve váže vápník a poté CERK.[5] Po navázání se CERK stává aktivním a je schopen fosforylovat ceramidy.[5] K vazbě kalmodulinu dochází mezi aminokyselinami 420 a 437 v CERK při domnělém kalmodulinu 1-8-14B vazba motiv. Motiv vazby v CERK obsahuje leu -422, phe -429 a leu-435, které odpovídají 1., 8. a 14. místě hydrofobní aminokyseliny, na které se váže kalmodulin. Mutace Výsledkem Phe-429 je slabá vazba kalmodulinu, zatímco mutace Phe-331 nebo Phe-335 zcela vylučují vazbu.

Aktivita CERK byla primárně pozorována u lidí neutrofily,[6][7] mozek granulované buňky,[8] a epitel -odvozený plíce buňky.[9] Pokud je neaktivní, CERK je pozastaven v rámci cytosol buňky.[10] Když je CERK aktivován interleukin-1 p,[9] je lokalizován do trans-golgi,[11] a odtud případně dodáno do plazmatická membrána.[10] Aktivace může také způsobit lokalizaci CERK uvnitř endozomy.[11] Doména CERK PH hraje v této lokalizaci nedílnou roli.[10] Jakmile je lokalizován, aktivuje se CERK na transgolgi cytosolická fosfolipáza A2 (cPLA2), který se lokalizoval do trans-golgi. Aktivace cPLA2 výsledky v hydrolýza membrány fosfolipidy k výrobě kyselina arachidonová.[12] Bylo také prokázáno, že ceramid kináza reguluje lokalizaci a hladinu fosfatidylinositol 4,5-bisfosfát (PIP2) vyrobený z NORPA, a fosfolipáza C. homolog v Drosophila melanogaster.[13] Kromě endosomální a transgolgiho lokalizace bylo zjištěno, že CERK se lokalizuje na vnější mitochondriální membrána v místě COX-2 lokalizace v Buňky A549.[11]

Ceramid-1-fosfát

Jako lipid kináza je CERK zodpovědný za fosforylaci ceramidů. CERK je schopen fosforylovat více druhů ceramidů. Ačkoli CERK bude fosforylovat C2, C20, C22 a C24 ceramidy, Podklad specificita je dost špatná. Naproti tomu CERK má největší substrátovou specificitu pro C6, C8 a C16 ceramidy, což naznačuje, že umístění sfingosin skupina hraje roli ve specifičnosti.[1][11] Dihydroceramid může být také fosforylován CERK, ale v menší míře. Na rozdíl od C6 ceramidu má CERK nízkou specificitu pro C6 dihydroceramid, ale zachovává si vysokou specificitu pro C8 dihydroceramid-[1][11] Ceramidové transportní proteiny (CERTs) transport ceramides to CERK for fosforylation. Předpokládá se, že fosforylace ceramidů za vzniku ceramid-1-fosfátu (C-1-P) usnadní lokalizaci cPLA2 na trans-golgi, takže CERK může aktivovat cPLA2.[11]

Funkce v molekulární biologii

Přežití a proliferace buněk

Výroba C-1-P podporuje přežití buněk a proliferace. Ukázalo se, že C-1-P podporuje Syntéza DNA v fibroblasty.[14] C-1-P také brání apoptóza inhibicí kaspáza-9 /kaspáza-3 cesta a prevence fragmentace DNA v makrofágy. Předpokládá se, že k tomu dochází prostřednictvím interakce C-1-P s funkcemi blokování kyselá sfingomyelináza. To má za následek sníženou produkci ceramidu, která vylučuje apoptózu. Nedávno bylo prokázáno, že fosforylace ceramidu prostřednictvím CERK stimuluje myoblast proliferace. Bylo prokázáno, že C-1-P udržuje fosforylaci glykogen syntáza kináza-3 p a retinoblastomový protein, což přispívá k přechodu z Fáze G1 na M fáze z buněčný cyklus. Navíc se zdá, že produkce C-1-P vede ke zvýšené expresi Cyclin D.[15] CERK prokázal schopnost aktivace fosfatidylinositol 3-kináza /Akt (PI3K / Akt), ERK1 /2, a mTOR.[15] Schopnost CERK produkovat signální molekuly, které usnadňují aktivaci buněčné proliferace, jakož i její interakci s PI3K / Akt a mTOR naznačují, že neregulovaná exprese CERK může vést k rakovina.

Další role

Kromě buněčného přežití a proliferace se CERK podílí na mnoha dalších procesech. Předpokládá se, že se CERK podílí na změně lipidový vor struktura prostřednictvím výroby C-1-P, což přispívá k fagozom tvorba v polymorfonukleárních buňkách leukocyty.[16] Bylo také zjištěno, že CERK se účastní degranulace závislé na vápníku žírné buňky.[5][17]

Reference

  1. ^ A b C d E Sugiura M, Kono K, Liu H, Shimizugawa T, Minekura H, Spiegel S, Kohama T (červen 2002). "Ceramid kináza, nová lipidová kináza. Molekulární klonování a funkční charakterizace". J. Biol. Chem. 277 (26): 23294–300. doi:10,1074 / jbc.M201535200. PMID  11956206.
  2. ^ Murakami M, Ito H, Hagiwara K, Yoshida K, Sobue S, Ichihara M, Takagi A, Kojima T, Tanaka K, Tamiya-Koizumi K, Kyogashima M, Suzuki M, Banno Y, Nozawa Y, Murate T (leden 2010) . „ATRA inhibuje transkripci ceramidkinázy v buněčné linii lidského neuroblastomu, buňkách SH-SY5Y: role COUP-TFI“. J. Neurochem. 112 (2): 511–20. doi:10.1111 / j.1471-4159.2009.06486.x. PMID  19903244.
  3. ^ A b Bajjalieh SM, Martin TF, Floor E (srpen 1989). "Synaptická vezikula ceramid kináza. Lipidová kináza stimulovaná vápníkem, která se společně čistí s mozkovými synaptickými vezikuly". J. Biol. Chem. 264 (24): 14354–60. PMID  2547795.
  4. ^ Bajjalieh SM, Batchelor R (2000). "Ceramid kináza". Metabolismus sfingolipidů a buněčná signalizace, série Pt a books: Methods in Enzymology. 300: 207–15. doi:10.1016 / s0076-6879 (00) 11083-3.
  5. ^ A b C Mitsutake S, Igarashi Y (prosinec 2005). „Kalmodulin se podílí na aktivaci ceramid kinázy závislé na Ca2 + jako senzoru vápníku“. J. Biol. Chem. 280 (49): 40436–41. doi:10,1074 / jbc.M501962200. PMID  16203736.
  6. ^ Hinkovska-Galcheva VT, Boxer LA, Mansfield PJ, Harsh D, Blackwood A, Shayman JA (prosinec 1998). „Tvorba ceramid-1-fosfátu během neutrofilní fagocytózy a její role ve fúzi liposomů“. J. Biol. Chem. 273 (50): 33203–9. doi:10.1074 / jbc.273.50.33203. PMID  9837889.
  7. ^ Rile G, Yatomi Y, Takafuta T, Ozaki Y (2003). "Tvorba 1-fosfátu ceramidu v neutrofilech". Acta Haematol. 109 (2): 76–83. doi:10.1159/000068491. PMID  12624491.
  8. ^ Riboni L, Bassi R, Anelli V, Viani P (srpen 2002). "Metabolická tvorba ceramid-1-fosfátu v cerebelárních granulárních buňkách: důkaz fosforylace ceramidu různými metabolickými cestami". Neurochem. Res. 27 (7–8): 711–6. doi:10.1023 / A: 1020236419556. PMID  12374205.
  9. ^ A b Pettus BJ, Bielawska A, Spiegel S, Roddy P, Hannun YA, Chalfant CE (říjen 2003). „Ceramid kináza zprostředkovává uvolňování arachidonové kyseliny indukované cytokiny a iontofory vápníku“. J. Biol. Chem. 278 (40): 38206–13. doi:10,1074 / jbc.M304816200. PMID  12855693.
  10. ^ A b C Carré A, Graf C, Stora S, Mechtcheriakova D, Csonga R, Urtz N, Billich A, Baumruker T, Bornancin F (listopad 2004). "Ceramid kináza cílení a aktivita určená její N-koncovou pleckstrinovou homologní doménou". Biochem. Biophys. Res. Commun. 324 (4): 1215–9. doi:10.1016 / j.bbrc.2004.09.181. PMID  15504344.
  11. ^ A b C d E F Lamour NF, Stahelin RV, Wijesinghe DS, Maceyka M, Wang E, Allegood JC, Merrill AH, Cho W, Chalfant CE (červen 2007). „Ceramid kináza využívá ceramid poskytovaný ceramidovým transportním proteinem: lokalizace na organely syntézy eikosanoidů“. J. Lipid Res. 48 (6): 1293–304. doi:10.1194 / ml. M700083-JLR200. PMID  17392267.
  12. ^ Gijón MA, Leslie CC (červen 1997). "Fosfolipázy A2". Semin. Cell Dev. Biol. 8 (3): 297–303. doi:10.1006 / scdb.1997.0151. PMID  10024493.
  13. ^ Dasgupta U, Bamba T, Chiantia S, Karim P, Tayoun AN, Yonamine I, Rawat SS, Rao RP, Nagashima K, Fukusaki E, Puri V, Dolph PJ, Schwille P, Acharya JK, Acharya U (listopad 2009). „Ceramid kináza reguluje fototransdukci fosfolipázu C a fosfatidylinositol 4, 5, bisfosfát“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (47): 20063–8. doi:10.1073 / pnas.0911028106. PMC  2785292. PMID  19892737.
  14. ^ Gomez-Muñoz A, Duffy PA, Martin A, O'Brien L, Byun HS, Bittman R, Brindley DN (květen 1995). „Ceramid-1-fosfáty s krátkým řetězcem jsou nové stimulátory syntézy DNA a dělení buněk: antagonismus buněčně propustnými ceramidy“. Mol. Pharmacol. 47 (5): 833–9. PMID  7746276.
  15. ^ A b Gangoiti P, Bernacchioni C, Donati C, Cencetti F, Ouro A, Gómez-Muñoz A, Bruni P (březen 2012). „Ceramid 1-fosfát stimuluje proliferaci myoblastů C2C12“. Biochimie. 94 (3): 597–607. doi:10.1016 / j.biochi.2011.09.009. PMC  3314975. PMID  21945811.
  16. ^ Hinkovska-Galcheva V, Boxer LA, Kindzelskii A, Hiraoka M, Abe A, Goparju S, Spiegel S, Petty HR, Shayman JA (červenec 2005). „Ceramid 1-fosfát, mediátor fagocytózy“. J. Biol. Chem. 280 (28): 26612–21. doi:10,1074 / jbc.M501359200. PMID  15899891.
  17. ^ Mitsutake S, Kim TJ, Inagaki Y, Kato M, Yamashita T, Igarashi Y (duben 2004). „Ceramid kináza je mediátorem degranulace závislé na vápníku v žírných buňkách“. J. Biol. Chem. 279 (17): 17570–7. doi:10,1074 / jbc.M312885200. PMID  14769792.