Церамидкиназа
церамидкиназа
Идентификаторы
Номер ЕС2.7.1.138
Номер CAS123175-68-8
Базы данных
ИнтЭнзIntEnz вид
БРЕНДАзапись BRENDA
ExPASyNiceZyme вид
КЕГГзапись KEGG
МетаЦикметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

В энзимологии церамидкиназа , также сокращенно CERK ( EC 2.7.1.138), представляет собой фермент , катализирующий химическую реакцию :

АТФ + церамид АДФ + церамид 1-фосфат ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons}

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АТФ и церамид , тогда как двумя его продуктами являются АДФ и церамид-1-фосфат.

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , в частности, тех, которые переносят фосфорсодержащие группы ( фосфотрансферазы ) с помощью спиртовой группы в качестве акцептора. Систематическое название этого класса ферментов — АТФ:церамид 1-фосфотрансфераза . Этот фермент также называют ацилсфингозинкиназой . Этот фермент участвует в метаболизме сфинголипидов .

Ген

CERK кодируется геном CERK. Ген CERK расположен на человеческой хромосоме 22q 13, содержит 13 экзонов и имеет длину около 4,5 кб. [1] CERK имеет гомологию последовательностей со сфингозинкиназой типа I, включая домен N-концевой плекстриновой гомологии (PH) и домен диацилглицеролкиназы . Поиски BLAST экспрессируемых меток последовательностей (EST), проведенные Сугиурой и коллегами [1] , дали результаты, показывающие ортологичные гены CERK у других эукариот, включая Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans и Oryza sativa . Также был клонирован мышиный гомолог .

Полный ген человеческого CERK содержит 4459 пар оснований, которые состоят из 123 пар оснований - 5'-нетранслируемой области , 2772 пар оснований 3'-некодирующей и 1611 пар оснований открытой рамки считывания . Анализ последовательности CERK предположительно предполагает, что существуют следующие сайты посттрансляционной модификации : 4 сайта N- гликозилирования , 15 сайтов фосфорилирования , 5 сайтов пренилирования и 2 сайта амидирования . Полный ген мышиного CERK немного отличался, содержа открытую рамку считывания 1593 пар оснований. Уменьшение длины открытой рамки считывания приводит к потере 2 сайтов пренилирования и 1 сайта амидирования.

В человеческом CERK элемент ответа ретиноевой кислоты (RARE)-подобный существует между -40bp и -28bp и содержит последовательность: TCCCCG C CGCCCG. RARE-подобный играет роль в регуляции транскрипции CERK. Предполагается, что в присутствии полностью транс-ретиноевой кислоты (ATRA), фактора транскрипции I куриного овальбумина (COUP-TFI), рецептора ретиноевой кислоты (RAR α ), рецептора ретиноида X (RXR α ) связывают RARE-подобный элемент CERK в клетках 5H-SY5Y. Однако экспрессия CERK варьируется в зависимости от клеточной линии . В отличие от клеток нейробластомы SH-SY5Y , клетки лейкемии HL60 не продемонстрировали связывания CERK даже в присутствии ATRA. Это говорит о том, что дифференциальная экспрессия RAR α , RXR α и COUP-PTI может определять уровни транскрипции в различных клеточных линиях. [2]

Белок

CERK — это фермент из 537 аминокислот у людей (531 у мышей). [1] CERK был впервые обнаружен в 1989 году, когда он был совместно очищен с синаптическими пузырьками из клеток мозга . [3] После открытия было предложено, что CERK является церамидной киназой, которая функционирует в присутствии μM концентрации анионов кальция . [3] [4] Поскольку CERK не имеет сайта связывания кальция , регуляторный механизм CERK был плохо изучен. Позднее было подтверждено, что CERK связывает кальмодулин в присутствии кальция, что указывает на то, что кальмодулин сначала связывает кальций, а затем CERK. [5] После связывания CERK становится активным и способен фосфорилировать церамиды. [5] Связывание кальмодулина происходит между аминокислотами 420 и 437 в CERK в предполагаемом мотиве связывания кальмодулина 1-8-14B . Связывающий мотив в CERK содержит leu -422, phe -429 и leu-435, которые соответственно соответствуют 1-й, 8-й и 14-й гидрофобным аминокислотам, где связывается кальмодулин. Мутация Phe-429 приводит к слабому связыванию кальмодулина, тогда как мутации Phe-331 или Phe-335 полностью исключают связывание.

Активность CERK в первую очередь наблюдалась в человеческих нейтрофилах , [6] [7] зернистых клетках головного мозга , [8] и эпителиальных клетках легких. [ 9] В неактивном состоянии CERK находится в цитозоле клетки. [10] Когда CERK активируется интерлейкином-1β , [9] он локализуется в транс-гольджи , [11] и оттуда, возможно, доставляется в плазматическую мембрану . [10] Активация также может привести к локализации CERK в эндосомах . [11] Домен PH CERK играет неотъемлемую роль в этой локализации. [10] После локализации в транс-гольджи CERK активирует цитозольную фосфолипазу A2 (cPLA 2 ), которая локализуется в транс-гольджи. Активация cPLA 2 приводит к гидролизу мембранных фосфолипидов с образованием арахидоновой кислоты . [12] Также было показано, что церамидкиназа регулирует локализацию и уровень фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP2), продуцируемого из NORPA, гомолога фосфолипазы C в Drosophila melanogaster . [13] В дополнение к эндосомальной и трансгольджи локализации, было обнаружено, что CERK локализуется на внешней митохондриальной мембране в месте локализации COX-2 в клетках A549 . [11]

Церамид-1-фосфат

Как липидная киназа CERK отвечает за фосфорилирование церамидов. CERK способен фосфорилировать несколько видов церамидов. Хотя CERK фосфорилирует церамиды C2, C20, C22 и C24, субстратная специфичность довольно низкая. Напротив, CERK имеет наибольшую субстратную специфичность для церамидов C6, C8 и C16, что указывает на то, что расположение сфингозиновой группы играет роль в специфичности. [1] [11] Дигидроцерамид также может фосфорилироваться CERK, но в меньшей степени. В отличие от церамида C6, CERK имеет низкую специфичность для дигидроцерамида C6, но сохраняет высокую специфичность для дигидроцерамида C8- [1] [11] Белки-транспортеры церамидов (CERT) транспортируют церамиды к CERK для фосфорилирования. Считается, что фосфорилирование церамидов для получения церамид-1-фосфата (C-1-P) облегчает локализацию cPLA2 в транс-гольджи, так что CERK может активировать cPLA2. [11]

Функции в молекулярной биологии

Выживание и пролиферация клеток

Продукция C-1-P способствует выживанию и пролиферации клеток . Было показано, что C-1-P способствует синтезу ДНК в фибробластах . [14] C-1-P также предотвращает апоптоз , ингибируя путь каспазы-9 / каспазы-3 и предотвращая фрагментацию ДНК в макрофагах . Считается, что это происходит посредством взаимодействия C-1-P с кислой сфингомиелиназой и ее блокирования . Это приводит к снижению продукции церамида, что исключает апоптоз. Недавно было показано, что фосфорилирование церамида через CERK стимулирует пролиферацию миобластов . Было показано, что C-1-P поддерживает фосфорилирование гликогенсинтазы киназы-3 β и белка ретинобластомы , что способствует переходу из фазы G1 в фазу M клеточного цикла . Кроме того, продукция C-1-P , по-видимому, приводит к повышенной экспрессии циклина D. [15] CERK продемонстрировал способность активировать фосфатидилинозитол 3-киназу / Akt (PI3K/Akt), ERK 1/2 и mTOR . [15] Способность CERK продуцировать сигнальные молекулы , которые способствуют активации пролиферации клеток, а также его взаимодействие с PI3K/Akt и mTOR указывают на то, что нерегулируемая экспрессия CERK может привести к раку . [ необходима ссылка ] В 2009 году Дасгупта и др. сообщили, что у Drosophila CerK увеличивает проапоптотическую активность церамида , что, в свою очередь, способствует апоптотическому обороту фоторецепторных клеток . [16]

Другие роли

Помимо выживания и пролиферации клеток, CERK участвует во многих других процессах. Считается, что CERK участвует в изменении структуры липидного плота посредством продукции C-1-P, способствуя формированию фагосом в полиморфноядерных лейкоцитах . [17] Также было обнаружено, что CERK участвует в кальций-зависимой дегрануляции тучных клеток . [5] [18]

Ссылки

  1. ^ abcde Сугиура М, Коно К, Лю Х, Симидзугава Т, Минекура Х, Шпигель С, Кохама Т (июнь 2002 г.). «Церамидкиназа, новая липидкиназа. Молекулярное клонирование и функциональная характеристика». Ж. Биол. Хим . 277 (26): 23294–300 . doi : 10.1074/jbc.M201535200 . ПМИД  11956206.
  2. ^ Мураками М., Ито Х., Хагивара К., Ёсида К., Собуэ С., Итихара М., Такаги А., Кодзима Т., Танака К., Тамия-Коидзуми К., Киогасима М., Сузуки М., Банно И., Нодзава И., Мурате Т. (январь 2010 г.). «ATRA ингибирует транскрипцию церамидкиназы в клеточной линии нейробластомы человека, клетки SH-SY5Y: роль COUP-TFI». J. Neurochem . 112 (2): 511– 20. doi :10.1111/j.1471-4159.2009.06486.x. PMID  19903244. S2CID  205621512.
  3. ^ ab Bajjalieh SM, Martin TF, Floor E (август 1989). "Synaptic vesicle ceramide kinase. A calci-stimulated lipid kinase that co-purifying with brain synaptic vesicles". J. Biol. Chem . 264 (24): 14354– 60. doi : 10.1016/S0021-9258(18)71685-2 . PMID  2547795.
  4. ^ Bajjalieh SM, Batchelor R (2000). "Церамидкиназа". Метаболизм сфинголипидов и клеточная сигнализация. Часть A. Методы в энзимологии. Т. 300. С.  207–15 . doi :10.1016/s0076-6879(00)11083-3. ISBN 978-0-12-182212-5. PMID  10563327.
  5. ^ abc Mitsutake S, Igarashi Y (декабрь 2005 г.). «Кальмодулин участвует в Ca2+-зависимой активации церамидкиназы как сенсора кальция». J. Biol. Chem . 280 (49): 40436– 41. doi : 10.1074/jbc.M501962200 . PMID  16203736.
  6. ^ Хинковска-Гальчева В.Т., Боксер Л.А., Мэнсфилд П.Дж., Харш Д., Блэквуд А., Шайман Дж.А. (декабрь 1998 г.). «Образование церамид-1-фосфата во время фагоцитоза нейтрофилов и его роль в слиянии липосом». Ж. Биол. Хим . 273 (50): 33203– 9. doi : 10.1074/jbc.273.50.33203 . ПМИД  9837889.
  7. ^ Риле Дж., Ятоми Ю., Такафута Т., Одзаки Ю. (2003). «Образование церамид-1-фосфата в нейтрофилах». Акта Гематол . 109 (2): 76–83 . doi : 10.1159/000068491. PMID  12624491. S2CID  29515663.
  8. ^ Riboni L, Bassi R, Anelli V, Viani P (август 2002 г.). «Метаболическое образование церамид-1-фосфата в мозжечковых гранулярных клетках: доказательства фосфорилирования церамида различными метаболическими путями». Neurochem. Res . 27 ( 7–8 ): 711–6 . doi :10.1023/A:1020236419556. PMID  12374205. S2CID  1318998.
  9. ^ ab Pettus BJ, Bielawska A, Spiegel S, Roddy P, Hannun YA, Chalfant CE (октябрь 2003 г.). «Церамидкиназа опосредует высвобождение арахидоновой кислоты, вызванное цитокинами и кальциевым ионофором». J. Biol. Chem . 278 (40): 38206– 13. doi : 10.1074/jbc.M304816200 . PMID  12855693.
  10. ^ abc Карре А., Граф С., Стора С., Меччерякова Д., Чонга Р., Урц Н., Биллих А., Баумрукер Т., Борнансин Ф. (ноябрь 2004 г.). «Нацеливание и активность церамидкиназы, определяемые ее доменом гомологичности N-концевого плекстрина». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 324 (4): 1215–9 . doi :10.1016/j.bbrc.2004.09.181. ПМИД  15504344.
  11. ^ abcdef Lamour NF, Stahelin RV, Wijesinghe DS, Maceyka M, Wang E, Allegood JC, Merrill AH, Cho W, Chalfant CE (июнь 2007 г.). «Церамидкиназа использует церамид, предоставленный транспортным белком церамида: локализация в органеллах синтеза эйкозаноидов». J. Lipid Res . 48 (6): 1293–304 . doi : 10.1194/jlr.M700083-JLR200 . PMID  17392267.
  12. ^ Gijón MA, Leslie CC (июнь 1997 г.). «Фосфолипазы 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 (ноябрь 2009 г.). «Церамидкиназа регулирует фосфолипазу C и фосфатидилинозитол 4, 5, бисфосфат в фототрансдукции». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 106 (47): 20063– 8. Bibcode :2009PNAS..10620063D. doi : 10.1073/pnas.0911028106 . PMC 2785292 . PMID  19892737. 
  14. ^ Гомес-Муньос А., Даффи ПА., Мартин А., О'Брайен Л., Бьюн Х.С., Биттман Р., Бриндли Д.Н. (май 1995 г.). «Короткоцепочечные церамид-1-фосфаты — новые стимуляторы синтеза ДНК и деления клеток: антагонизм со стороны проницаемых для клеток церамидов». Mol. Pharmacol . 47 (5): 833– 9. PMID  7746276.
  15. ^ ab Гангоити П., Бернаккьони С., Донати С., Ченчетти Ф., Ору А., Гомес-Муньос А., Бруни П. (март 2012 г.). «Церамид-1-фосфат стимулирует пролиферацию миобластов C2C12». Биохимия . 94 (3): 597–607 . doi :10.1016/j.biochi.2011.09.009. ПМК 3314975 . ПМИД  21945811. 
  16. ^ Чжу, Хуанху; Хан, Мин (2014-11-23). ​​«Изучение функций развития и физиологических функций жирных кислот и липидов с помощью генетики червей и мух». Ежегодный обзор генетики . 48 (1). Ежегодные обзоры : 119– 148. doi : 10.1146/annurev-genet-041814-095928. ISSN  0066-4197. PMID  25195508.
  17. ^ Хинковска-Гальчева В, Боксер Л.А., Кинзельский А, Хираока М, Абэ А, Гопарью С, Шпигель С, Петти ХР, Шайман Дж.А. (июль 2005 г.). «Церамид-1-фосфат, медиатор фагоцитоза». Ж. Биол. Хим . 280 (28): 26612– 21. doi : 10.1074/jbc.M501359200 . ПМИД  15899891.
  18. ^ Mitsutake S, Kim TJ, Inagaki Y, Kato M, Yamashita T, Igarashi Y (апрель 2004 г.). «Церамидкиназа является медиатором кальций-зависимой дегрануляции в тучных клетках». J. Biol. Chem . 279 (17): 17570– 7. doi : 10.1074/jbc.M312885200 . PMID  14769792.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Церамидная_киназа&oldid=1255210632"