Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
РОК
3d9v bio r 500.jpg
Кристаллическая структура человека ROCK I
Идентификаторы
СимволRho-ассоциированная протеинкиназа
Альт. символыRho-ассоциированная протеинкиназа, содержащая спиральную спираль
Ген NCBI579202
Прочие данные
Номер ЕС2.7.11.1

Rho-ассоциированная протеинкиназа ( ROCK ) представляет собой киназу, принадлежащую к семейству серин-треониновых киназ AGC (PKA / PKG / PKC) . Он участвует в основном в регулировании формы и движения клеток, воздействуя на цитоскелет .

ROCK ( ROCK1 и ROCK2 ) встречаются у млекопитающих (человек, крыса, мышь, корова), рыбок данио, Xenopus , беспозвоночных ( C. elegans , москит, дрозофила ) и кур. ROCK1 человека имеет молекулярную массу 158  кДа и является основным последующим эффектором малой GTPase RhoA . ROCK млекопитающих состоит из киназного домена, области спиральной спирали и домена гомологии плэкстрина (PH), который снижает киназную активность ROCK за счет аутоингибиторной внутримолекулярной складки, если RhoA-GTP отсутствует. [1] [2]

ROCK крысы были открыты как первые эффекторы Rho, и они индуцируют образование стрессовых волокон и очаговых адгезий путем фосфорилирования MLC (легкой цепи миозина). [3] В связи с этим фосфорилированием , то актин связывания миозина II и, таким образом, сократимость возрастает. Были идентифицированы две изоформы ROCK мыши - ROCK1 и ROCK2. ROCK1 в основном экспрессируется в легких , печени , селезенке , почках и яичках . Однако ROCK2 распространяется в основном в головном мозге.и сердце . [1] [2] [4]

Протеинкиназа C и Rho-ассоциированная протеинкиназа участвуют в регулировании поступления ионов кальция; эти ионы кальция, в свою очередь, стимулируют киназу легкой цепи миозина, вызывая сокращение. [5]

Функция [ править ]

Рис.1 Роль и регулирование ROCK

ROCK играет роль в широком спектре различных клеточных явлений, поскольку ROCK является нижестоящим эффекторным белком малой GTPase Rho , которая является одним из основных регуляторов цитоскелета .

1. ROCK является ключевым регулятором организации актина и, следовательно, регулятором миграции клеток, а именно:

ROCK могут фосфорилировать различные субстраты, включая LIM- киназу , легкую цепь миозина (MLC) и фосфатазу MLC . Эти субстраты, после фосфорилирования, регулируют организацию и сократимость актиновых филаментов следующим образом: [2]

  • Количество актиновых филаментов

ROCK косвенно ингибирует деполимеризацию актиновых филаментов: ROCK фосфорилирует и активирует киназу LIM , которая, в свою очередь, фосфорилирует ADF / кофилин , тем самым инактивируя его активность деполимеризации актина. Это приводит к стабилизации актиновых филаментов и увеличению их количества. Таким образом, со временем количество мономеров актина, которые необходимы для продолжения полимеризации актина для миграции, становится ограниченным. Увеличение количества стабильных актиновых филаментов и потеря мономеров актина способствуют уменьшению миграции клеток. [2] [6]

  • Клеточная сократимость

ROCK также регулирует миграцию клеток, способствуя сокращению клеток и, таким образом, контактам между клеткой и субстратом. ROCK увеличивает активность моторного белка миозина II с помощью двух различных механизмов:

  • Во-первых, фосфорилирование легкой цепи миозина ( MLC ) увеличивает активность АТФазы миозина II . Таким образом, несколько связанных и активных миозинов, которые асинхронно активны на нескольких актиновых филаментах, перемещают актиновые филаменты друг против друга, что приводит к общему укорочению актиновых волокон.
  • Во-вторых, ROCK инактивирует фосфатазу MLC , что приводит к повышению уровня фосфорилированной MLC.

Таким образом, в обоих случаях активация ROCK с помощью Rho вызывает образование актиновых стрессовых волокон , пучков актиновых нитей противоположной полярности, содержащих миозин II, тропомиозин, кальдесмон и MLC-киназу, и, следовательно, фокальных контактов, которые представляют собой незрелые точки адгезии на основе интегрина. с внеклеточным субстратом. [2] [7]

2. Другие функции и цели

  • RhoA-GTP стимулирует фосфолипид-фосфатазную активность PTEN ( гомолог фосфатазы и тензина), белка- супрессора опухолей человека. Эта стимуляция, кажется, зависит от ROCK. [8] [9] Таким образом, PTEN важен для предотвращения неконтролируемого деления клеток, которое проявляется в раковых клетках.
  • ROCK играет важную роль в контроле клеточного цикла, он, по-видимому, ингибирует преждевременное разделение двух центриолей в G1, и предполагается, что он необходим для сокращения борозды дробления, что необходимо для завершения цитокинеза . [2] [10] [11] [12] [13] [14]
  • ROCK также, по-видимому, противодействуют сигнальному пути инсулина , что приводит к уменьшению размера клеток и влияет на судьбу клеток. [2]
  • ROCKS играют роль в мембранных пузырях , морфологическом изменении, наблюдаемом в клетках, подверженных апоптозу . Проапоптотическая протеаза, каспаза 3, активирует активность киназы ROCK, отщепляя C-концевой домен PH. В результате аутоингибиторная внутримолекулярная складка ROCK отменяется. ROCK также регулирует фосфорилирование MLC и сократимость актомиозина, которые регулируют образование пузырей на мембране. [2]
  • ROCK способствуют ретракции нейритов , вызывая коллапс конуса роста за счет активации сократимости актомиозина. Также возможно, что фосфорилирование белка-2 медиатора ответа на коллапсин (CRMP2) с помощью ROCK ингибирует функцию CRPM2, способствующую разрастанию аксонов, что приводит к коллапсу конуса роста. [2]
  • ROCK регулируют адгезию между клетками: потеря активности ROCK, по-видимому, приводит к потере целостности плотных контактов в эндотелиальных клетках. В эпителиальных клетках ингибирование ROCK, по-видимому, снижает целостность плотных соединений. Активный ROCK в этих клетках, по-видимому, стимулирует нарушение межклеточных контактов, опосредованных E-кадгерином, путем активации сократимости актомиозина. [2]

3. Другие цели ROCK

  • NHE1 (водородообменник натрия, участвующий в фокальных адгезиях и организации актина)
  • белки промежуточных филаментов: виментин, GFAP (глиальный фибриллярный кислый белок), NF-L (белок L нейрофиламента)
  • Связывающие F-актин белки: аддуцин, EF-1 и альфа (фактор элонгации, кофактор трансляции), MARCKS (субстрат миристилированной аланин-богатой С-киназы), капонин (неизвестная функция) и ERM (участвующий в связывании цитоскелтона актина с плазматическая мембрана).

Гомологи [ править ]

Rho-ассоциированная, содержащая спиральную спираль протеинкиназа 1
Идентификаторы
СимволROCK1
Ген NCBI6093
HGNC10251
OMIM601702
RefSeqNM_005406
UniProtQ13464
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро
Rho-ассоциированная, содержащая спиральную спираль протеинкиназа 2
Идентификаторы
СимволROCK2
Ген NCBI9475
HGNC10252
OMIM604002
RefSeqNM_004850
UniProtO75116
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Две изоформы ROCK мыши, ROCK1 и ROCK2, обладают высокой гомологией . У них 65% общих аминокислотных последовательностей и 92% гомологии внутри их киназных доменов.[1] [4]

ROCK гомологичны другим киназам многоклеточных организмов, таким как киназа миотонической дистрофии ( DMPK ), DMPK-родственные киназы, связывающие белок 42 ( Cdc42 ), контролирующие деление клеток (MRCK), и цитронкиназа. Все эти киназы состоят из N-концевого домена киназы, спиральной структуры и других функциональных мотивов на С-конце [2]

Регламент [ править ]

ROCK - это расположенная ниже эффекторная молекула Rho GTPase Rho, которая увеличивает активность киназы ROCK при связывании с ней.

Автоингибирование

Активность ROCK регулируется нарушением внутримолекулярного аутоингибирования. В общем, структура белков ROCK состоит из N-концевого киназного домена, спирально-спиральной области и домена PH, содержащего богатый цистеином домен (CRD) на С-конце. Rho-связывающий домен (RBD) расположен в непосредственной близости от домена PH.

Киназная активность ингибируется внутримолекулярным связыванием между С-концевым кластером домена RBD и доменом PH с N-концевым доменом киназы ROCK. Таким образом, активность киназы отключается, когда ROCK сворачивается внутримолекулярно. Активность киназы включается, когда Rho-GTP связывается с Rho-связывающим доменом ROCK, нарушая аутоингибиторное взаимодействие внутри ROCK, которое высвобождает киназный домен, потому что ROCK больше не сворачивается внутримолекулярно. [2]

Другие регуляторы

Также было показано, что Rho - не единственный активатор ROCK. ROCK также может регулироваться липидами, в частности арахидоновой кислотой , и олигомеризацией белка , которая индуцирует N-концевое трансфосфорилирование. [2]

Ингибиторы [ править ]

Дополнительная информация: ингибитор киназы Rho

Болезнь [ править ]

Исследования последних двух десятилетий показал , что передача сигналов ROCK играет важную роль во многих заболеваний , в том числе сердечно - сосудистых заболеваний , [15] [16] нейродегенеративных заболеваний , таких как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз , [17] и рак . [18] Например, было высказано предположение, что ROCK играет важную роль в плейотропных эффектах статинов . ROCK1 / 2 вместе с киназами MRCKα / β вовлечены в пластичность миграции раковых клеток, феномен, который дает преимущество выживания раковым клеткам во время лечения лекарственными препаратами (лекарственная устойчивость ). [19]

Исследователи разрабатывают ингибиторы ROCK, такие как RKI-1447, для лечения различных заболеваний, включая рак. [20] [21] Например, такие лекарства могут предотвращать распространение рака, блокируя миграцию клеток, останавливая распространение раковых клеток в соседние ткани. [1]

См. Также [ править ]

  • ROCK1

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Hahmann C, Schroeter T (январь 2010 г.). «Ингибиторы Rho-киназы в качестве терапевтических средств: от пан-ингибирования до изоформной селективности». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 67 (2): 171–7. DOI : 10.1007 / s00018-009-0189-х . PMID  19907920 . S2CID  6445354 .
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m Riento K, Ridley AJ (июнь 2003 г.). «Камни: многофункциональные киназы в поведении клеток». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 4 (6): 446–56. DOI : 10.1038 / nrm1128 . PMID 12778124 . S2CID 40665081 .  
  3. Перейти ↑ Leung T, Chen XQ, Manser E, Lim L (октябрь 1996). «Р160 RhoA-связывающая киназа ROK альфа является членом семейства киназ и участвует в реорганизации цитоскелета» . Молекулярная и клеточная биология . 16 (10): 5313–27. DOI : 10.1128 / mcb.16.10.5313 . PMC 231530 . PMID 8816443 .  
  4. ^ a b Накагава О., Фудзисава К., Ишизаки Т., Сайто Ю., Накао К., Нарумия С. (август 1996 г.). «ROCK-I и ROCK-II, две изоформы Rho-ассоциированной спиральной спирали, образующей протеин серин / треонинкиназы у мышей» . Письма FEBS . 392 (2): 189–93. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (96) 00811-3 . PMID 8772201 . S2CID 6684411 .  
  5. ^ Anjum I (июнь 2018). «Механизмы сенсибилизации кальцием в гладких мышцах детрузора». Журнал фундаментальной и клинической физиологии и фармакологии . 29 (3): 227–235. DOI : 10,1515 / jbcpp-2017-0071 . PMID 29306925 . S2CID 20486807 .  
  6. ^ Маекава М, Ишизаки Т, Boku S, N Ватанабе, Фуджита А, Iwamatsu А, Obinata Т, Охаши К, Mizuno К, Narumiya S (август 1999 г.). «Передача сигналов от Rho к актиновому цитоскелету через протеинкиназы ROCK и LIM-киназы». Наука . 285 (5429): 895–8. DOI : 10.1126 / science.285.5429.895 . PMID 10436159 . 
  7. ^ Ван Y, Чжэн XR, Риддик N, M Bryden, Baur W, Zhang X, Surks HK (февраль 2009). «Регуляция изоформ ROCK миозинфосфатазы и сократимости в гладкомышечных клетках сосудов» . Циркуляционные исследования . 104 (4): 531–40. DOI : 10,1161 / CIRCRESAHA.108.188524 . PMC 2649695 . PMID 19131646 .  
  8. ↑ Li Z, Dong X, Dong X, Wang Z, Liu W, Deng N, Ding Y, Tang L, Hla T, Zeng R, Li L, Wu D (апрель 2005 г.). «Регулирование PTEN с помощью малых GTPases Rho». Природа клеточной биологии . 7 (4): 399–404. DOI : 10.1038 / ncb1236 . PMID 15793569 . S2CID 19316266 .  
  9. ^ «Энтрез Ген: фосфатаза и гомолог тензина PTEN (мутировавший при множественных распространенных формах рака 1)» .
  10. ^ Гао SY, Ли CY, Чен Дж, Пан Л., Сайто С., Терашита Т., Сайто К., Мияваки К., Шигемото К., Моминоки К., Мацуда С., Кобаяши Н. (2004). «Сигнальный путь Rho-ROCK регулирует основанный на микротрубочках процесс образования культивируемых подоцитов - ингибирование удлинения процесса, стимулированного ROCK». Нефрон Экспериментальная нефрология . 97 (2): e49–61. DOI : 10.1159 / 000078406 . PMID 15218323 . S2CID 45342422 .  
  11. ^ Drechsel Д.Н., Хайман А.А., зал А, Glotzer M (январь 1997). «Потребность в Rho и Cdc42 во время цитокинеза у эмбрионов Xenopus». Текущая биология . 7 (1): 12–23. DOI : 10.1016 / S0960-9822 (06) 00023-6 . PMID 8999996 . S2CID 16144917 .  
  12. ^ Kosako Н, Yoshida Т, Матсумура Р, Т Ишизаки, Narumiya S, Инагаки М (декабрь 2000). «Rho-киназа / ROCK участвует в цитокинезе посредством фосфорилирования легкой цепи миозина, а не белков эзрин / радиксин / моэзин в борозде расщепления» . Онкоген . 19 (52): 6059–64. DOI : 10.1038 / sj.onc.1203987 . PMID 11146558 . S2CID 39115039 .  
  13. ^ Ясуи Y, Амано М, Нагаты К, Инагаки Н, Н Накамура, САЯ Н, Kaibuchi К, М Инагаки (ноябрь 1998 года). «Роль Rho-ассоциированной киназы в цитокинезе; мутации в сайтах фосфорилирования Rho-ассоциированной киназы нарушают цитокинетическую сегрегацию глиальных филаментов» . Журнал клеточной биологии . 143 (5): 1249–58. DOI : 10.1083 / jcb.143.5.1249 . PMC 2133074 . PMID 9832553 .  
  14. ^ Piękny AJ, Mains PE (июнь 2002). «Rho-связывающая киназа (LET-502) и миозинфосфатаза (MEL-11) регулируют цитокинез в раннем эмбрионе Caenorhabditis elegans». Журнал клеточной науки . 115 (Pt 11): 2271–82. PMID 12006612 . 
  15. ^ Sladojevic N, Ю.Б., Ляо JK (декабрь 2017). «РОК как терапевтическая мишень при ишемическом инсульте» . Экспертный обзор нейротерапии . 17 (12): 1167–1177. DOI : 10.1080 / 14737175.2017.1395700 . PMC 6221831 . PMID 29057688 .  
  16. ^ Ю.Б., Sladojevic N, Blair JE, Ляо JK (январь 2020). «Нацеленность на Rho-ассоциированную спиралевидную формирующую протеинкиназу (ROCK) при сердечно-сосудистом фиброзе и повышении жесткости» . Мнение экспертов о терапевтических целях . 24 (1): 47–62. DOI : 10.1080 / 14728222.2020.1712593 . ISSN 1744-7631 . PMC 7662835 . PMID 31906742 . S2CID 210043399 .    
  17. ^ Chong CM, Ai N, Ли С. (2017). «РОК в ЦНС: различные роли изоформ и терапевтическая мишень для нейродегенеративных заболеваний». Текущие цели в отношении лекарств . 18 (4): 455–462. DOI : 10,2174 / 1389450117666160401123825 . ISSN 1873-5592 . PMID 27033194 .  
  18. ↑ Wei L, Surma M, Shi S, Lambert-Cheatham N, Shi J (август 2016). «Новое понимание роли Rho Kinase в раке» . Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis . 64 (4): 259–78. DOI : 10.1007 / s00005-015-0382-6 . PMC 4930737 . PMID 26725045 .  
  19. ^ Кале, Виджай Пралхад; Hengst, Jeremy A .; Desai, Dhimant H .; Amin, Shantu G .; Юн, Чон К. (01.06.2015). «Регуляторные роли киназ ROCK и MRCK в пластичности миграции раковых клеток» . Письма о раке . 361 (2): 185–196. DOI : 10.1016 / j.canlet.2015.03.017 . ISSN 0304-3835 . PMID 25796438 .  
  20. ^ Кале, Виджай Пралхад; Hengst, Jeremy A .; Desai, Dhimant H .; Дик, Тарин Э .; Чоу, Кэтрин Н .; Колледж, Эшли Л .; Такахаши, Ёсинори; Сун, Шен-Шу; Amin, Shantu G .; Юн, Чон К. (28 ноября 2014 г.). «Новый селективный мультикиназный ингибитор ROCK и MRCK эффективно блокирует миграцию и инвазию раковых клеток» . Письма о раке . 354 (2): 299–310. DOI : 10.1016 / j.canlet.2014.08.032 . ISSN 0304-3835 . PMC 4182185 . PMID 25172415 .   
  21. ^ Feng Y, LoGrasso PV, Defert O, Li R (март 2016). «Ингибиторы Rho-киназы (ROCK) и их терапевтический потенциал». Журнал медицинской химии . 59 (6): 2269–2300. DOI : 10.1021 / acs.jmedchem.5b00683 . ISSN 1520-4804 . PMID 26486225 .