stringtranslate.com

Родопсин киназа

Родопсинкиназа ( EC 2.7.11.14, стержневая опсинкиназа , киназа рецептора, связанного с G-белком 1 , GPCR-киназа 1 , GRK1 , опсинкиназа , опсинкиназа (фосфорилирующая) , родопсинкиназа (фосфорилирующая) , RK , STK14 ) — это серин/треонин-специфическая протеинкиназа, участвующая в фототрансдукции . [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию :

АТФ + родопсин АДФ + фосфородопсин

Мутации в родопсин-киназе связаны с формой ночной слепоты, называемой болезнью Огучи . [9]

Функция и механизм действия

Родопсинкиназа является членом семейства рецепторных киназ, сопряженных с G-белком , и официально называется рецепторной киназой, сопряженной с G-белком 1, или GRK1. Родопсинкиназа в основном обнаруживается в палочках сетчатки млекопитающих, где она фосфорилирует активируемый светом родопсин, член семейства рецепторов, сопряженных с G-белком , который распознает свет. Фосфорилированный, активируемый светом родопсин связывается с белком аррестином, чтобы завершить каскад сигнальных сигналов, активируемых светом. Родственная GRK7 , также известная как киназа колбочек опсина, выполняет аналогичную функцию в колбочках сетчатки, обеспечивая острое цветовое зрение в центральной ямке . [10] Посттрансляционная модификация GRK1 путем фарнезилирования и α-карбоксильного метилирования важна для регулирования способности фермента распознавать родопсин в мембранах дисков внешнего сегмента палочки. [11] [12]

Аррестин-1, связанный с родопсином, предотвращает активацию родопсином белка трансдуцина , полностью отключая фототрансдукцию . [13] [14]

Родопсинкиназа ингибируется кальций-связывающим белком рекаверином градуированным образом, что поддерживает чувствительность родопсина к свету, несмотря на большие изменения в условиях окружающего освещения. То есть, в сетчатке, подвергающейся воздействию только тусклого света, уровень кальция высок в палочковых клетках сетчатки, а рекавериин связан с родопсинкиназой и ингибирует ее, делая родопсин исключительно чувствительным к фотонам для опосредования слабого освещения, низкой остроты зрения; при ярком свете уровни кальция в палочковых клетках низкие, поэтому рекавериин не может связывать или ингибировать родопсинкиназу, что приводит к большему ингибированию родопсинкиназой/аррестином сигнализации родопсина на исходном уровне для сохранения зрительной чувствительности. [15] [16]

Согласно предложенной модели, N-конец родопсин-киназы участвует в своей собственной активации. Предполагается, что активированный родопсин связывается с N-концом, который также участвует в стабилизации домена киназы, чтобы вызвать активную конформацию. [17]

Болезнь глаз

Мутация в родопсинкиназе может привести к таким заболеваниям, как болезнь Огучи и дегенерация сетчатки. Болезнь Огучи является формой врожденной стационарной ночной слепоты (CSNB). Врожденная стационарная ночная слепота вызвана неспособностью посылать сигнал от внешней сетчатки к внутренней сетчатке с помощью сигнальных молекул. Болезнь Огучи является генетическим заболеванием, поэтому человек может быть унаследован от своих родителей. Гены, которые отвечают за болезнь Огучи, это гены SAG (который кодирует аррестин) и GRK1. Родопсинкиназа кодируется геном GRK1, поэтому мутация в GRK1 может привести к болезни Огучи. [18]

Дегенерация сетчатки — это форма заболевания сетчатки, вызванная гибелью фоторецепторных клеток, которые находятся в задней части глаза, сетчатке. Родопсинкиназа напрямую участвует в родопсине, активируя зрительную фототрансдукцию . Исследования показали, что отсутствие родопсинкиназы приводит к гибели фоторецепторных клеток . [19] Когда фоторецепторные клетки умирают, они отделяются от сетчатки и приводят к дегенерации сетчатки. [20]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Lorenz W, Inglese J, Palczewski K, Onorato JJ, Caron MG, Lefkowitz RJ (октябрь 1991 г.). «Семейство рецепторных киназ: первичная структура родопсиновой киназы обнаруживает сходство с бета-адренергической рецепторной киназой». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (19): 8715–9. Bibcode : 1991PNAS ...88.8715L. doi : 10.1073/pnas.88.19.8715 . PMC  52580. PMID  1656454.
  2. ^ Бенович Дж. Л., Мэр Ф., Сомерс Р. Л., Кэрон МГ., Лефковиц Р. Дж. (1986). «Светозависимое фосфорилирование родопсина бета-адренергической рецепторной киназой». Nature . 321 (6073): 869–72. Bibcode :1986Natur.321..869B. doi :10.1038/321869a0. PMID  3014340. S2CID  4346322.
  3. ^ Shichi H, Somers RL (октябрь 1978). «Светозависимое фосфорилирование родопсина. Очистка и свойства родопсинкиназы». Журнал биологической химии . 253 (19): 7040–6. doi : 10.1016/S0021-9258(17)38026-2 . PMID  690139.
  4. ^ Palczewski K, McDowell JH, Hargrave PA (октябрь 1988). «Очистка и характеристика родопсинкиназы». Журнал биологической химии . 263 (28): 14067–73. doi : 10.1016/S0021-9258(18)68185-2 . PMID  2844754.
  5. ^ Weller M, Virmaux N, Mandel P (январь 1975). «Светостимулированное фосфорилирование родопсина в сетчатке: наличие протеинкиназы, специфичной для фотообесцвеченного родопсина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 72 (1): 381–5. Bibcode : 1975PNAS...72..381W. doi : 10.1073/pnas.72.1.381 . PMC 432309. PMID  164024 . 
  6. ^ Cha K, Bruel C, Inglese J, Khorana HG (сентябрь 1997 г.). «Родопсинкиназа: экспрессия в клетках насекомых, инфицированных бакуловирусом, и характеристика посттрансляционных модификаций». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (20): 10577–82. Bibcode : 1997PNAS...9410577C. doi : 10.1073/pnas.94.20.10577 . PMC 23407. PMID  9380677 . 
  7. ^ Khani SC, Abitbol M, Yamamoto S, Maravic-Magovcevic I, Dryja TP (август 1996 г.). «Характеристика и хромосомная локализация гена человеческой родопсинкиназы». Genomics . 35 (3): 571–6. doi :10.1006/geno.1996.0399. PMID  8812493.
  8. ^ Willets JM, Challiss RA, Nahorski SR (декабрь 2003 г.). «Невизуальные GRK: видим ли мы всю картину?». Trends in Pharmacological Sciences . 24 (12): 626–33. doi :10.1016/j.tips.2003.10.003. PMID  14654303.
  9. ^ Yamamoto S, Sippel KC, Berson EL, Dryja TP (февраль 1997 г.). «Дефекты гена родопсинкиназы при стационарной ночной слепоте Огучи». Nature Genetics . 15 (2): 175–8. doi :10.1038/ng0297-175. PMID  9020843. S2CID  9317102.
  10. ^ Chen CK, Zhang K, Church-Kopish J, Huang W, Zhang H, Chen YJ, Frederick JM, Baehr W (декабрь 2001 г.). «Характеристика человеческого GRK7 как потенциальной киназы колбочек опсина». Molecular Vision . 7 : 305–13. PMID  11754336.
  11. ^ Inglese J, Glickman JF, Lorenz W, Caron MG, Lefkowitz RJ (январь 1992 г.). «Изопренилирование протеинкиназы. Необходимость фарнезилирования/альфа-карбоксилметилирования для полной ферментативной активности родопсинкиназы». Журнал биологической химии . 267 (3): 1422–5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)45960-1 . PMID  1730692.
  12. ^ Кутузов М.А., Андреева А.В., Беннетт Н. (декабрь 2012 г.). «Регуляция статуса метилирования киназы 1 рецептора, связанной с G-белком (родопсинкиназы)». Сотовая сигнализация . 24 (12): 2259–67. doi : 10.1016/j.cellsig.2012.07.020. ПМИД  22846544.
  13. ^ Sakurai K, Chen J, Khani SC, Kefalov VJ (апрель 2015 г.). «Регулирование фототрансдукции колбочек млекопитающих с помощью рековерина и родопсинкиназы». Журнал биологической химии . 290 (14): 9239–50. doi : 10.1074 /jbc.M115.639591 . PMC 4423708. PMID  25673692. 
  14. ^ Sakurai K, Young JE, Kefalov VJ, Khani SC (август 2011 г.). «Изменение экспрессии родопсин-киназы изменяет выключение реакции на тусклую вспышку и адаптацию к свету в палочковых фоторецепторах». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 52 (9): 6793–800. doi :10.1167/iovs.11-7158. PMC 3176010. PMID  21474765 . 
  15. ^ Chen CK, Inglese J, Lefkowitz RJ, Hurley JB (июль 1995 г.). «Ca(2+)-зависимое взаимодействие рековерина с родопсинкиназой». Журнал биологической химии . 270 (30): 18060–6. doi : 10.1074/jbc.270.30.18060 . PMID  7629115.
  16. ^ Комолов К.Е., Сенин И.И., Ковалева Н.А., Кристоф М.П., ​​Чурумова В.А., Григорьев И.И., Ахтар М., Филиппов П.П., Кох К.В. (июль 2009 г.). «Механизм регуляции родопсинкиназы рековином». Журнал нейрохимии . 110 (1): 72–9. дои : 10.1111/j.1471-4159.2009.06118.x . PMID  19457073. S2CID  205620698.
  17. ^ Орбан, Тивадар и др. «Изменения динамики родопсинкиназы (рецепторной киназы, связанной с G-белком), вызванные субстратом». Биохимия , т. 51, № 16, 2012, стр. 3404–3411.
  18. ^ Теке М.Ю., Ситирик М., Кабакам С., Демиркан С., Аликасифоглу М. (октябрь 2016 г.). «Новая миссенс-мутация гена GRK1 при болезни Огучи». Отчеты о молекулярной медицине . 14 (4): 3129–33. дои : 10.3892/ммр.2016.5620 . ПМК 5042745 . ПМИД  27511724. 
  19. ^ Choi S, Hao W, Chen CK, Simon MI (ноябрь 2001 г.). «Профили экспрессии генов светоиндуцированного апоптоза в сетчатках мышей с дефицитом аррестина/родопсин киназы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (23): 13096–101. Bibcode : 2001PNAS...9813096C. doi : 10.1073/pnas.201417498 . PMC 60830. PMID  11687607 . 
  20. ^ Murakami Y, Notomi S, Hisatomi T, Nakazawa T, Ishibashi T, Miller JW, Vavvas DG (ноябрь 2013 г.). «Смерть и спасение фоторецепторных клеток при отслоении сетчатки и дегенерациях». Progress in Retinal and Eye Research . 37 (2013): 114–40. doi :10.1016/j.preteyeres.2013.08.001. PMC 3871865. PMID  23994436 . 

Внешние ссылки