Aktivitas Kimia.

Aktivitas Kimia.

Aktivitas kimia dari suatu kinase melibatkan sebuah gugus fosfat dari ATP dan kovalen melekat kepada salah satu dari tiga asam amino yang memiliki gugus hidroksil bebas. Sebagian besar aksi pada kedua kinase serin dan treonin, aksi yang lain pada tirosin, dan sejumlah (dual kekhususan kinase) yang beraksi atas ketiganya. Ada juga protein kinase yang memfosforilasi asam amino lainnya, termasuk histidin kinase yang memfosforilasi residu histidin. Karena protein kinase memiliki efek yang besar pada sebuah sel, aktivitas mereka diatur secara ketat. Kinase yang diaktifkan atau off oleh fosforilasi (kadang kadang oleh kinase itu sendiri

cis phosphorylation/autophosphorylation), dengan pengikatan protein aktivator atau inhibitor protein, atau molekul kecil, dengan mengontrol lokasi mereka di sel terhadap substrat. Subunit katalitik dari beberapa protein kinase sangat stabil, dan beberapa struktur telah dipecahkan. Eukaryotic protein kinase adalah enzim enzim yang berasal dari kelompok besar protein. Ada sejumlah daerah khusus di katalitik domain pada protein kinase. Di ujung N terminal dari domain katalitik glisin ada bagian kaya residu di sekitar asam amino lisin, yang nyata terlibat dalam pengikatan ATP. Di bagian tengah dari domain katalitik ada asam aspartat yang penting bagi aktivitas katalitik enzim. Kalsium kalmodulin dependent protein kinase II (CaMKII) adalah contoh dari serin treonin kinase. Serin dan treonin protein kinase (EC 2.7.11.1) memfosforilasi kelompok OH serin atau treonin (yang memiliki rantai samping yang serupa). Aktivitas kinase protein ini dapat diatur dengan peristiwa tertentu (misalnya kerusakan DNA), serta sejumlah sinyal kimia, termasuk cAMP/cGMP, diasilgliserol, cis phosphorylation/autophosphorylation), dengan pengikatan protein aktivator atau inhibitor protein, atau molekul kecil, dengan mengontrol lokasi mereka di sel terhadap substrat. Subunit katalitik dari beberapa protein kinase sangat stabil, dan beberapa struktur telah dipecahkan. Eukaryotic protein kinase adalah enzim enzim yang berasal dari kelompok besar protein. Ada sejumlah daerah khusus di katalitik domain pada protein kinase. Di ujung N terminal dari domain katalitik glisin ada bagian kaya residu di sekitar asam amino lisin, yang nyata terlibat dalam pengikatan ATP. Di bagian tengah dari domain katalitik ada asam aspartat yang penting bagi aktivitas katalitik enzim. Kalsium kalmodulin dependent protein kinase II (CaMKII) adalah contoh dari serin treonin kinase. Serin dan treonin protein kinase (EC 2.7.11.1) memfosforilasi kelompok OH serin atau treonin (yang memiliki rantai samping yang serupa). Aktivitas kinase protein ini dapat diatur dengan peristiwa tertentu (misalnya kerusakan DNA), serta sejumlah sinyal kimia, termasuk cAMP/cGMP, diasilgliserol,

activated protein kinase). Subkelompok penting adalah kinase dari subfamili ERK, biasanya diaktifkan dengan mitogenic sinyal, dan stres protein kinase JNK diaktifkan oleh P38. Sementara MAP kinase serin dan treonin spesifik, mereka diaktifkan oleh kombinasi fosforilasi pada serin treonin dan residu tirosin. Kegiatan MAP kinase dibatasi oleh jumlah protein fosfatase, yang menghapus gugus fosfat yang ditambahkan ke serin spesifik atau treonin residu dari kinase dan diperlukan untuk menjaga kinase dalam konformasi aktif. Dua faktor utama kegiatan tersebut mempengaruhi MAP kinase: a) sinyal yang mengaktifkan reseptor transmembran (baik ligan alam, atau agen silang) dan protein yang terkait dengan mereka (mutasi yang mensimulasikan keadaan aktif), b) sinyal bahwa menonaktifkan fosfatase yang membatasi suatu MAP kinase. Sinyal semacam itu termasuk stres oksidan. Spesifik tirosin protein kinase (EC EC

2.7.10.1 dan 2.7.10.2) memfosforilasi residu tirosin asam amino, seperti serin dan treonin kinase spesifik yang digunakan dalam signal transduksi. Mereka berperan terutama sebagai reseptor faktor pertumbuhan dan sinyal dari faktor pertumbuhan. Beberapa contoh reseptor tersebut antara lain:

Platelet Derived Growth Factor Receptor (PDGFR) Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) Insulin Growth Factor 1 Receptor (IGF1R) Colony Stimulating Factor Receprot (CSFR).

Kinase ini terdiri dari sebuah transmembran reseptor dengan tirosin kinase domain menonjol ke dalam sitoplasma. Mereka memainkan peran penting dalam mengatur pembelahan sel, diferensiasi selular, dan morfogenesis. Lebih dari 50 reseptor tirosin kinase diketahui pada mamalia. Ekstraselular domain berfungsi sebagai ligan mengikat bagian dari molekul. Ini bisa menjadi sebuah unit terpisah yang melekat pada reseptor lain oleh ikatan disulfida. Mekanisme yang sama dapat digunakan untuk mengikat dua reseptor bersama untuk membentuk homo atau heterodimer. Elemen transmembran satu α heliks bagian intraselular atau sitoplasma Kinase ini terdiri dari sebuah transmembran reseptor dengan tirosin kinase domain menonjol ke dalam sitoplasma. Mereka memainkan peran penting dalam mengatur pembelahan sel, diferensiasi selular, dan morfogenesis. Lebih dari 50 reseptor tirosin kinase diketahui pada mamalia. Ekstraselular domain berfungsi sebagai ligan mengikat bagian dari molekul. Ini bisa menjadi sebuah unit terpisah yang melekat pada reseptor lain oleh ikatan disulfida. Mekanisme yang sama dapat digunakan untuk mengikat dua reseptor bersama untuk membentuk homo atau heterodimer. Elemen transmembran satu α heliks bagian intraselular atau sitoplasma

1. Dimerization dari dua monomer reseptor kinase atau stabilisasi dimer yang longgar. Banyak ligan dari reseptor tirosin kinase multivalent. Beberapa reseptor tirosin kinase (misalnya, berasal dari platelet reseptor faktor pertumbuhan) yang dapat terbentuk heterodimers tetapi tidak identik kinase subfamili yang sama, sehingga respon sangat bervariasi untuk sinyal ekstraselular

2. Trans autophosphorylation (fosforilasi oleh kinase lain dalam dimer) dari kinase. Autophosphorylation menyebabkan dua subdomain dari kinase intrinsik bergeser, membuka kinase domain untuk mengikat ATP. Dalam bentuk tidak aktif, kinase subdomain diselaraskan sehingga ATP tidak dapat mencapai pusat katalitik kinase. Ketika beberapa asam amino sesuai untuk fosforilasi pada kinase domain (mis., insulin seperti faktor pertumbuhan reseptor), aktivitas kinase dapat meningkat dengan jumlah terfosforilasi asam amino; dalam hal ini, yang

pertama dikatakan fosforilasi menjadi cis autophosphorylation, beralih yang kinase dari "off" ke "on". Hormon berikut adalah terkait reseptor tirosin kinase dan terlibat dalam sejumlah sinyal kaskade, terutama mereka yang terlibat dalam sinyal sitokin (tapi juga orang lain, termasuk hormon pertumbuhan). Salah satu terkait reseptor tirosin kinase adalah Janus kinase (JAK), banyak efek yang dimediasi oleh STAT protein. Histidine kinase secara struktural berbeda dari kebanyakan protein kinase dan banyak ditemukan di prokariota sebagai bagian dari dua komponen mekanisme transduksi sinyal. Sebuah gugus fosfat dari ATP pertama yang ditambahkan ke dalam residu histidin kinase, dan kemudian dipindahkan ke residu aspartat pada "penerima domain 'pada protein yang berbeda, atau kadang kadang pada kinase itu sendiri. Aspartyl residu fosfat yang kemudian aktif dalam pensinyalan. Histidine kinase ditemukan secara luas di prokariota, dan juga pada tanaman, jamur dan eukariota. Para keluarga dehidrogenase piruvat kinase pada hewan secara struktural terkait dengan histidin kinase, tapi serin memfosforilasi residu, dan mungkin tidak menggunakan fosfo pertama dikatakan fosforilasi menjadi cis autophosphorylation, beralih yang kinase dari "off" ke "on". Hormon berikut adalah terkait reseptor tirosin kinase dan terlibat dalam sejumlah sinyal kaskade, terutama mereka yang terlibat dalam sinyal sitokin (tapi juga orang lain, termasuk hormon pertumbuhan). Salah satu terkait reseptor tirosin kinase adalah Janus kinase (JAK), banyak efek yang dimediasi oleh STAT protein. Histidine kinase secara struktural berbeda dari kebanyakan protein kinase dan banyak ditemukan di prokariota sebagai bagian dari dua komponen mekanisme transduksi sinyal. Sebuah gugus fosfat dari ATP pertama yang ditambahkan ke dalam residu histidin kinase, dan kemudian dipindahkan ke residu aspartat pada "penerima domain 'pada protein yang berbeda, atau kadang kadang pada kinase itu sendiri. Aspartyl residu fosfat yang kemudian aktif dalam pensinyalan. Histidine kinase ditemukan secara luas di prokariota, dan juga pada tanaman, jamur dan eukariota. Para keluarga dehidrogenase piruvat kinase pada hewan secara struktural terkait dengan histidin kinase, tapi serin memfosforilasi residu, dan mungkin tidak menggunakan fosfo

Genetika dan Struktur.

Protein kinase A holoenzyme adalah heterotetramer yang terdiri dari dua jenis subunit:

1. Katalitik subunit: subunit ini berisi situs aktif enzim. Itu juga memuat sebuah domain yang mengikat ATP (sumber fosfat) dan domain yang mengikat subunit regulasi.

2. Regulatory Subunit: Dua molekul subunit ini mengikat satu sama lain dalam orientasi anti paralel untuk membentuk sebuah homodimer; untuk tipe I subunit (lihat di bawah), ini adalah pengikatan kovalen melalui ikatan disulfida. Subunit ini juga telah memiliki dua domain yang mengikat AMP siklik, domain yang berinteraksi dengan subunit katalitik, dan "auto inhibisi" domain yang berfungsi sebagai substrat atau pseudosubstrate untuk subunit katalitik. Regulatory subunit mungkin juga memiliki aktivitas biologis yang berbeda dari peran mereka dalam memodulasi aktivitas subunit katalitik.

Gen yang mengatur aktivasi protein kinase

Regulatory subunit ada dalam dua bentuk utama, RI dan RII, dengan masing masing bentuk memiliki dua subtipe ditunjuk alfa dan beta. Masing masing dari empat isotypes dari subunit peraturan dikodekan oleh gen yang berbeda. Selain itu, tiga isotypes dari subunit katalitik telah diidentifikasi (alfa, beta dan gamma). Isotypes yang berbeda cenderung memiliki distribusi yang berbeda di dalam sel dan di antara jaringan. Tipe I enzim sitoplasma, yang larut dari sel, sedangkan tipe II enzim cenderung untuk bergabung dengan membran selular. Konsentrasi intraselular siklik AMP memberikan informasi paling mendasar yang mengontrol aktivitas protein kinase A:

1. Ketika AMP siklik tingkat rendah, catalytic subunit terikat pada subunit regulasi dimer dan tidak aktif.

2. Sebagai konsentrasi siklik AMP meningkat, ia mengikat ke subunit regulasi, yang mengarah ke perubahan alosterik konformasi yang menyebabkan melepaskan dari subunit katalitik.

3. Free subunit katalitik aktif dan mulai memfosforilasi target mereka.

Peranan cAMP pada pembentukan subunit bebas

Protein kinase A sering bekerja pada domain yang sangat diskrit dalam sel. Seperti penargetan spasial hasil dari interaksi tipe I peraturan subunit dengan protein yang disebut A kinase anchoring protein (AKAPs). Sejumlah besar AKAPs berbeda telah diidentifikasi dan terbukti colocalize protein kinase A sampai sebagian dari substrat spesifik, termasuk saluran ion, unsur unsur cytoskeletal dan centrosomes. Dalam beberapa kasus, AKAPs juga mengikat molekul lain yang terlibat dalam jalur sinyal AMP siklik, termasuk phosphodiesterases berbeda, yang menghancurkan siklik AMP. Oleh sequestering kedua protein kinase A dan enzim yang pada akhirnya berubah it off ke lokasi tertentu, peristiwa fosforilasi dapat dikendalikan dengan sangat hati hati. Aktivitas protein kinase A juga dimodulasi oleh sekelompok protein yang disebut protein kinase inhibitor. Molekul molekul ini sering bertindak sebagai katalis untuk pseudosubstrates subunit, "mengganggu" dari fosforilasi target. Subunit katalitik protein kinase A memfosforilasi protein pada residu serin dan treonin; yang biasa sekuens target adalah [Arg Arg X Ser/Thr X], dimana X adalah asam amino hidrofobik. Protein kinase

A phosphorylates substrat baik dalam sitoplasma dan nukleus. Protein kinase A mengalami fosforilasi merubah aktivitas sejumlah molekul penting. Termasuk dalam daftar target adalah:

1. Enzim: Fosforilasi secara luas digunakan sebagai mekanisme switching molekuler untuk mengaktifkan atau menonaktifkan aktivitas enzim. Dalam banyak kasus, enzim yang terfosforilasi itu sendiri adalah suatu kinase. Contoh klasik adalah bahwa protein kinase A fosforilase phosphorylates enzim kinase, yang, pada gilirannya, phosphorylates glikogen phorphorylase, yang mengarah pada pemecahan glikogen di hati dan otot.

2. Ion saluran: saluran kalsium tertentu dalam sel sel otot jantung diaktifkan oleh protein kinase A, pada akhirnya menyebabkan kontraksi otot. Medis lain contoh penting adalah bahwa protein kinase A phosphorylates dan dengan demikian mengaktifkan sebuah saluran klorida penting dalam sekresi air di usus kecil.

3. Kromosomal protein: Histone H1 adalah sasaran pertama diidentifikasi untuk protein kinase A.

4. Faktor faktor Transkripsi: CREB’s (siklik AMP respon mengikat unsur protein) adalah faktor faktor transkripsi yang, ketika terfosforilasi oleh protein kinase A, menjadi kompeten untuk mengikat daerah promotor gen responsif dan merangsang transkripsi. Protein kinase A terlibat dalam proses proses penting seperti energi metabolisme, kontraksi otot, membran transportasi dan ekspresi gen.