CAMK , также пишется как CaMK или CCaMK , является аббревиатурой для класса ферментов Ca 2+ /кальмодулин-зависимых протеинкиназ . CAMK активируются при увеличении концентрации внутриклеточных ионов кальция (Ca 2+ ) и кальмодулина . При активации ферменты переносят фосфаты из АТФ в определенные остатки серина или треонина в других белках, поэтому они являются серин/треонин-специфическими протеинкиназами . Активированная CAMK участвует в фосфорилировании факторов транскрипции и, следовательно, в регуляции экспрессии отвечающих генов. CAMK также работает для регулирования жизненного цикла клеток (т. е. запрограммированной гибели клеток), перестройки цитоскелетной сети клетки и механизмов, участвующих в обучении и памяти организма. [1]
Типы
Существует два распространенных типа белков CAM-киназ: специализированные и многофункциональные CAM-киназы.
Субстрат-специфические CAM-киназы
имеют только одну цель, которую они могут фосфорилировать, например, киназы легкой цепи миозина. [1] Эта группа белков включает CAMK III. Подробнее о CAMKIII можно узнать по этой ссылке.
Многофункциональные CAM-киназы
имеют несколько целей, которые они могут фосфорилировать, и обнаруживаются в таких процессах, как секреция нейротрансмиттеров, метаболизм гликогена и регуляция различных факторов транскрипции. [1] CAMK II является основным белком в этом подмножестве. Подробнее о CAMKII можно узнать по этой ссылке.
Фосфорилирование субстрата
Рисунок 1: Схема того, как CAMK II становится активным в присутствии кальция или кальмодулина.
Как только концентрация кальция в клетке повышается, CAM-киназы насыщаются и связывают максимум четыре молекулы кальция. [1] Это насыщение кальцием активирует киназу и позволяет ей претерпеть конформационное изменение, которое позволяет киназе связываться с ее целевыми участками фосфорилирования. CAMK удаляет фосфатную группу из АТФ, чаще всего с использованием иона Mg2 + , и добавляет ее к белку CAM, делая его активным. [2] CAM-киназа содержит высококонцентрированную глициновую петлю, где гамма-фосфат из донорской молекулы АТФ легко может связываться с ферментом, который затем использует ион металла для облегчения плавного переноса фосфата к целевому белку. [3] Затем этот перенос фосфата активирует цель киназы и завершает цикл фосфорилирования.
На рисунке 1 показано, как присутствие кальция или кальмодулина позволяет активировать CAM-киназы (CAMK II).
Все киназы имеют общую структуру каталитического ядра, включающего сайт связывания АТФ вместе с более крупным сайтом связывания субстрата. [4] Каталитическое ядро обычно состоит из β-нитей с сайтом связывания субстрата, состоящим из α-спиралей. [5] Большинство всех CAM-киназ включают в себя различные домены, включая: каталитический домен, регуляторный домен, домен ассоциации и домен связывания кальция/кальмодулина. [6]
КАМК I
как показано на рисунке 2, имеет двухдольчатую структуру, состоящую из каталитического, субстрат-связывающего домена и аутоингибиторного домена. [1] Для того чтобы аутоингибиторный домен стал функциональным, он должен заставить белок соответствовать таким образом, чтобы этот домен полностью блокировал субстратный домен от захвата новых целей. Рисунок 2 подробно показывает структуру и домены CAMK I.
КАМК II
имеет множество различных форм, наиболее распространенной из которых является CAMK 2A, как показано на рисунке 3. CAMK 2A имеет кольцевую кристаллическую структуру, состоящую из более мелких функциональных групп. Эти группы позволяют проводить CaM-зависимое фосфорилирование мишеней, но также позволяют структуре автофосфорилировать себя и становиться CaM-независимой, [7], как показано на рисунке 1. Это означает, что как только белок CAMK 2A изначально активируется кальцием или кальмодулином, он может, в свою очередь, дополнительно активировать себя, поэтому он не становится неактивным, даже когда он без кальция или кальмодулина.Рисунок 3: Изображение CAMK 2A, представляющего собой форму кальций/кальмодулин-зависимой киназы в кристаллической форме.
Члены семьи
Члены класса ферментов CAMK включают, среди прочего:
^ abcdef Swulius MT, Waxham MN (сентябрь 2008 г.). "Ca(2+)/кальмодулин-зависимые протеинкиназы". Cellular and Molecular Life Sciences . 65 (17): 2637–57. doi :10.1007/s00018-008-8086-2. PMC 3617042 . PMID 18463790.
^ Адамс JA (август 2001). «Кинетические и каталитические механизмы протеинкиназ». Chemical Reviews . 101 (8): 2271–90. doi :10.1021/cr000230w. PMID 11749373.
^ Hemmer W, McGlone M, Tsigelny I, Taylor SS (июль 1997 г.). «Роль триады глицина в сайте связывания АТФ цАМФ-зависимой протеинкиназы». Журнал биологической химии . 272 (27): 16946–54. doi : 10.1074/jbc.272.27.16946 . PMID 9202006. S2CID 33795382.
^ Hanks SK (2003). «Геномный анализ суперсемейства эукариотических протеинкиназ: перспектива». Genome Biology . 4 (5): 111. doi : 10.1186/gb-2003-4-5-111 . PMC 156577. PMID 12734000 .
^ Taylor SS, Yang J, Wu J, Haste NM, Radzio-Andzelm E, Anand G (март 2004 г.). «PKA: портрет динамики протеинкиназы». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1697 (1–2): 259–69. doi :10.1016/j.bbapap.2003.11.029. PMID 15023366.
^ Хадмон А., Шульман Х. (2002-06-01). «Нейрональная протеинкиназа II, зависимая от CA2+/кальмодулина: роль структуры и ауторегуляции в клеточной функции». Annual Review of Biochemistry . 71 (1): 473–510. doi :10.1146/annurev.biochem.71.110601.135410. PMID 12045104.
