Хотя существует множество различных доменов в зависимости от типа клеток, есть несколько характерных доменов, общих для всех изоформ MYLK. MYLK содержат домен каталитического ядра с доменом связывания АТФ. По обе стороны от каталитического ядра находятся сайты связывания ионов кальция/кальмодулина. Связывание иона кальция с этим доменом увеличивает сродство связывания MYLK с легкой цепью миозина. Этот домен связывания миозина расположен на С-конце киназы. С другой стороны киназы на N-конце находится домен связывания актина, который позволяет MYLK образовывать взаимодействия с актиновыми нитями, удерживая его на месте. [4] [5]
Эти ферменты играют важную роль в механизме сокращения мышц . Как только происходит приток катионов кальция (Ca 2+ ) в мышцу, либо из саркоплазматического ретикулума , либо из внеклеточного пространства , может начаться сокращение гладкомышечных волокон. Сначала кальций связывается с кальмодулином . [7] После притока ионов кальция и связывания с кальмодулином pp60 SRC (протеинкиназа) вызывает конформационное изменение в MYLK, активируя его и приводя к увеличению фосфорилирования легкой цепи миозина по остатку серина 19. Фосфорилирование MLC позволит миозиновому поперечному мостику связаться с актиновым филаментом и позволить начать сокращение (через цикл поперечного мостика ). Поскольку гладкие мышцы не содержат тропонинового комплекса, как поперечнополосатые мышцы , этот механизм является основным путем регуляции сокращения гладких мышц. Снижение внутриклеточной концентрации кальция инактивирует MLCK, но не останавливает сокращение гладких мышц, поскольку легкая цепь миозина была физически изменена посредством фосфорилирования (а не посредством активности АТФазы). Чтобы остановить сокращение гладких мышц, это изменение необходимо обратить вспять. Дефосфорилирование легкой цепи миозина (и последующее прекращение сокращения мышц) происходит посредством активности второго фермента, известного как фосфатаза легкой цепи миозина (MLCP). [8]
Регуляторы по добыче нефти
Протеинкиназа C и ROC-киназа участвуют в регуляции потребления ионов кальция; эти ионы кальция, в свою очередь, стимулируют MYLK, вызывая сокращение. [9] Rho-киназа также модулирует активность MYLK, подавляя активность белка-аналога MYLK: фосфатазы легкой цепи миозина (MYLP). [10] В дополнение к подавлению MYLK, ROCK косвенно усиливает сокращение актина/миозина посредством ингибирования кофилина, белка, который деполимеризует актиновые стрессовые волокна. [11] Подобно ROCK, протеинкиназа C регулирует MYLK через белок CPI-17, который подавляет MYLP. [12]
Структурная схема и регуляция MYLK
Мутации и возникающие в результате заболевания
Было обнаружено, что некоторые легочные расстройства возникают из-за неспособности MYLK нормально функционировать в клетках легких. Повышенная активность MYLK создает дисбаланс механических сил между соседними эндотелиальными и легочными тканями. Дисбаланс может привести к острому респираторному дистресс-синдрому , при котором жидкость может проникать в альвеолы. [13] Внутри клеток MYLK обеспечивает внутреннюю тяговую силу, фосфорилируя легкую цепь миозина, вызывая сокращение комплекса миозин/актиновых стрессовых волокон. И наоборот, межклеточная адгезия через плотные и адгезионные соединения , наряду с закреплением на внеклеточном матриксе (ECM) через интегрины и фокальные адгезионные белки, приводит к наружной тяговой силе. Легкая цепь миозина тянет актиновое стрессовое волокно, прикрепленное к кадгерину, сопротивляясь силе кадгерина соседней клетки . Однако, когда внутренняя сила натяжения актинового стрессового волокна становится больше, чем внешняя сила натяжения молекул клеточной адгезии из-за сверхактивного MYLK, ткани могут слегка разъединиться и стать проницаемыми, что приводит к попаданию жидкости в легкие. [14]
Другой источник расстройств гладких мышц, таких как ишемия-реперфузия , гипертония и ишемическая болезнь сердца, возникает, когда мутации протеинкиназы C (PKC) приводят к чрезмерному ингибированию MYLP, что противодействует активности MYLK путем дефосфорилирования легкой цепи миозина. Поскольку легкая цепь миозина не имеет свойственного ей свойства расщепления фосфата по сравнению с активной PKC, она предотвращает дефосфорилирование легкого белка миозина, оставляя его в активированной конформации, что приводит к увеличению сокращения гладких мышц. [12]
^ Раду, Л.; Ассаири, Л.; Блукит, И.; Дюран, Д.; Мирон, С.; Шарбонье, Дж. Б.; Крэску, КТ (2011). "Банк данных белков RCSB - Сводка структур для 3KF9 - Кристаллическая структура комплекса SdCen/skMLCK". Всемирный банк данных белков . doi :10.2210/pdb3kf9/pdb.
^ Мунис, JRC; Махаджан, П.; Реллос, П.; Федоров, О.; Шреста, Б.; Ван, Дж.; Элкинс, Дж. М.; Дага, Н.; Кокинг, Р.; Чайкуад, А.; Кройер, Т.; Угочукву, Э.; Юэ, В.; фон Делфт, Ф.; Эрроусмит, Ч.; Эдвардс, А. М.; Вайгельт, Дж.; Бунтра, К.; Гилеади, О.; Кнапп, С. (2010). "Банк данных белков RCSB - Сводка структур для 2X4F - Кристаллическая структура легкой цепи киназы миозина человека Loc340156". Всемирный банк данных белков . doi :10.2210/pdb2x4f/pdb.
^ Gao Y, Ye LH, Kishi H, Okagaki T, Samizo K, Nakamura A, Kohama K (июнь 2001 г.). «Киназа легкой цепи миозина как многофункциональный регуляторный белок сокращения гладких мышц». IUBMB Life . 51 (6): 337–44. doi :10.1080/152165401753366087. PMID 11758800. S2CID 46180993.
^ Хапчаев А.Ю., Ширинский В.П. (декабрь 2016 г.). «Киназа легкой цепи миозина MYLK1: анатомия, взаимодействия, функции и регуляция». Биохимия. Биохимия . 81 (13): 1676–1697. doi :10.1134/S000629791613006X. PMID 28260490. S2CID 11424747.
^ Stull JT, Lin PJ, Krueger JK, Trewhella J, Zhi G (декабрь 1998 г.). «Киназа легкой цепи миозина: функциональные домены и структурные мотивы». Acta Physiologica . 164 (4): 471–482. doi : 10.1111/j.1365-201X.1998.tb10699.x . PMID 9887970.
^ Робинсон А., Колбран Р. (2013). «Кальций/кальмодулинзависимые протеинкиназы». В Lennarz W., Lane D. (ред.). Энциклопедия биологической химии (2-е изд.). Elsevier inc. стр. 304–309. ISBN978-0-12-378631-9.
^ Feher J (2017). «Гладкие мышцы». Количественная физиология человека (2-е изд.). Elsevier inc. стр. 351–361. ISBN978-0-12-800883-6.
^ Anjum I (январь 2018 г.). «Механизмы сенсибилизации кальция в гладких мышцах детрузора». Журнал базовой и клинической физиологии и фармакологии . 29 (3): 227–235. doi :10.1515/jbcpp-2017-0071. PMID 29306925. S2CID 20486807.
^ Амано М, Накаяма М, Кайбучи К (сентябрь 2010 г.). «Rho-киназа/ROCK: ключевой регулятор цитоскелета и клеточной полярности». Цитоскелет . 67 (9): 545–54. doi :10.1002/cm.20472. PMC 3038199. PMID 20803696 .
^ Dudek SM, Garcia JG (октябрь 2001 г.). «Цитоскелетная регуляция проницаемости легочных сосудов». Журнал прикладной физиологии . 91 (4): 1487–500. doi :10.1152/jappl.2001.91.4.1487. PMID 11568129. S2CID 7042112.
^ ab Ringvold HC, Khalil RA (2017). "Протеинкиназа C как регулятор функции гладких мышц сосудов и потенциальная цель при сосудистых расстройствах". Сосудистая фармакология - Гладкие мышцы . Достижения в фармакологии. Том 78. С. 203–301. doi :10.1016/bs.apha.2016.06.002. ISBN978-0-12-811485-8. PMC 5319769 . PMID 28212798.
^ Szilágyi KL, Liu C, Zhang X, Wang T, Fortman JD, Zhang W, Garcia JG (февраль 2017 г.). «Эпигенетический вклад гена киназы легкой цепи миозина в риск острого респираторного дистресс-синдрома». Translational Research . 180 : 12–21. doi :10.1016/j.trsl.2016.07.020. PMC 5253100. PMID 27543902 .
^ Cunningham KE, Turner JR (июль 2012 г.). «Киназа легкой цепи миозина: дергаем за ниточки функции плотных эпителиальных контактов». Annals of the New York Academy of Sciences . 1258 (1): 34–42. Bibcode : 2012NYASA1258...34C. doi : 10.1111/j.1749-6632.2012.06526.x. PMC 3384706. PMID 22731713 .
Дальнейшее чтение
Clayburgh DR, Rosen S, Witkowski ED, Wang F, Blair S, Dudek S, Garcia JG, Alverdy JC, Turner JR (декабрь 2004 г.). «Зависимый от дифференциации вариант сплайсинга киназы легкой цепи миозина, MLCK1, регулирует проницаемость плотных контактов эпителия». Журнал биологической химии . 279 (53): 55506–13. doi : 10.1074/jbc.M408822200 . PMC 1237105. PMID 15507455 .
Wang F, Graham WV, Wang Y, Witkowski ED, Schwarz BT, Turner JR (февраль 2005 г.). «Интерферон-гамма и фактор некроза опухоли-альфа действуют синергетически, вызывая дисфункцию кишечного эпителиального барьера путем повышения экспрессии киназы легкой цепи миозина». The American Journal of Pathology . 166 (2): 409–19. doi :10.1016/S0002-9440(10)62264-X. PMC 1237049 . PMID 15681825.
Russo JM, Florian P, Shen L, Graham WV, Tretiakova MS, Gitter AH, Mrsny RJ, Turner JR (апрель 2005 г.). «Различные пространственно-временные роли киназы rho и киназы легкой цепи миозина при закрытии эпителиальной кисетной раны». Гастроэнтерология . 128 (4): 987–1001. doi :10.1053/j.gastro.2005.01.004. PMC 1237051. PMID 15825080 .
Shimizu S, Yoshida T, Wakamori M, Ishii M, Okada T, Takahashi M, Seto M, Sakurada K, Kiuchi Y, Mori Y (январь 2006 г.). "Ca2+-кальмодулин-зависимая киназа легкой цепи миозина необходима для активации каналов TRPC5, экспрессируемых в клетках HEK293". The Journal of Physiology . 570 (Pt 2): 219–35. doi :10.1113/jphysiol.2005.097998. PMC 1464317 . PMID 16284075.
Kim MT, Kim BJ, Lee JH, Kwon SC, Yeon DS, Yang DK, So I, Kim KW (апрель 2006 г.). «Участие кальмодулина и киназы легкой цепи миозина в активации mTRPC5, экспрессируемого в клетках HEK». American Journal of Physiology. Cell Physiology . 290 (4): 1031–40. doi :10.1152/ajpcell.00602.2004. PMID 16306123.
Connell LE, Helfman DM (июнь 2006 г.). «Киназа легкой цепи миозина играет роль в регуляции выживания эпителиальных клеток» (PDF) . Journal of Cell Science . 119 (Pt 11): 2269–81. doi : 10.1242/jcs.02926 . PMID 16723733. S2CID 19038438.
Сегучи О, Такашима С, Ямазаки С, Асакура М, Асано Ю, Синтани Ю, Вакено М, Минамино Т, Кондо Х, Фурукава Х, Накамару К, Наито А, Такахаси Т, Оцука Т, Каваками К, Исомура Т, Китамура С , Томойке Х., Мотидзуки Н., Китакадзе М. (октябрь 2007 г.). «Киназа легкой цепи сердечного миозина регулирует сборку саркомеров в сердце позвоночных». Журнал клинических исследований . 117 (10): 2812–24. дои : 10.1172/JCI30804. ЧВК 1978424 . ПМИД 17885681.
Hong F, Haldeman BD, Jackson D, Carter M, Baker JE, Cremo CR (15 июня 2011 г.). «Биохимия киназы легкой цепи миозина гладких мышц». Архив биохимии и биофизики . 510 (2): 135–146. doi :10.1016/j.abb.2011.04.018. ISSN 0003-9861. PMC 3382066. PMID 21565153 .
