c-Jun N-терминальные киназы ( JNK ) были первоначально идентифицированы как киназы , которые связывают и фосфорилируют c-Jun на Ser -63 и Ser-73 в пределах его домена транскрипционной активации. Они принадлежат к семейству митоген-активируемых протеинкиназ и реагируют на стрессовые стимулы, такие как цитокины , ультрафиолетовое облучение, тепловой шок и осмотический шок. Они также играют роль в дифференцировке Т-клеток и пути клеточного апоптоза . Активация происходит посредством двойного фосфорилирования остатков треонина (Thr) и тирозина (Tyr) в мотиве Thr- Pro -Tyr, расположенном в субдомене киназы VIII. Активация осуществляется двумя киназами MAP-киназы, MKK4 и MKK7 , а JNK может быть инактивирована протеинфосфатазами Ser/Thr и Tyr . [1] Было высказано предположение, что этот сигнальный путь способствует воспалительным реакциям у млекопитающих и насекомых. [ необходима цитата ]
N-концевые киназы c-Jun состоят из десяти изоформ, полученных из трех генов: JNK1 (четыре изоформы), JNK2 (четыре изоформы) и JNK3 (две изоформы). [2] Каждый ген экспрессируется как протеинкиназы 46 кДа или 55 кДа, в зависимости от того, как обрабатывается 3'-кодирующая область соответствующей мРНК. Не было задокументировано никаких функциональных различий между изоформами 46 кДа и 55 кДа, однако вторая форма альтернативного сплайсинга происходит в транскриптах JNK1 и JNK2, давая JNK1-α, JNK2-α и JNK1-β и JNK2-β. Различия во взаимодействиях с белковыми субстратами возникают из-за взаимоисключающего использования двух экзонов в домене киназы. [1]
Изоформы N-концевой киназы c-Jun имеют следующее распределение в тканях:
Воспалительные сигналы, изменения в уровнях активных форм кислорода , ультрафиолетовое излучение, ингибиторы синтеза белка и различные стрессовые стимулы могут активировать JNK. Одним из способов, которым может произойти эта активация, является нарушение конформации чувствительных ферментов протеинфосфатазы ; специфические фосфатазы обычно ингибируют активность самого JNK и активность белков, связанных с активацией JNK. [4]
JNK могут связываться с белками-каркасами, взаимодействующими с белками JNK (JIP), а также с их вышестоящими киназами JNKK1 и JNKK2 после их активации.
JNK, путем фосфорилирования, изменяет активность многочисленных белков, которые находятся в митохондриях или действуют в ядре. Нижестоящие молекулы, которые активируются JNK, включают c-Jun , ATF2 , ELK1 , SMAD4 , p53 и HSF1 . Нижестоящие молекулы, которые ингибируются активацией JNK, включают NFAT4 , NFATC1 и STAT3 . Активируя и ингибируя другие малые молекулы таким образом, активность JNK регулирует несколько важных клеточных функций, включая рост клеток, дифференцировку, выживание и апоптоз.
JNK1 участвует в апоптозе , нейродегенерации , клеточной дифференцировке и пролиферации, воспалительных состояниях и продукции цитокинов, опосредованной AP-1 ( активационный белок 1 ), такой как RANTES , IL-8 и GM-CSF . [5]
Недавно было обнаружено, что JNK1 регулирует оборот белка Jun путем фосфорилирования и активации убиквитинлигазы Itch .
Связывание нейротрофина с p75NTR активирует сигнальный путь JNK, вызывая апоптоз развивающихся нейронов. JNK через ряд промежуточных продуктов активирует p53 , а p53 активирует Bax , который инициирует апоптоз. TrkA может предотвратить апоптоз пути JNK, опосредованный p75NTR. [6] JNK может напрямую фосфорилировать Bim-EL, изоформу сплайсинга взаимодействующего с Bcl-2 медиатора клеточной смерти (Bim) , который активирует апоптотическую активность Bim-EL. Активация JNK необходима для апоптоза, но c-jun , белок, участвующий в пути JNK, требуется не всегда. [7]
Упаковка эукариотической ДНК в хроматин представляет собой барьер для всех основанных на ДНК процессов, которые требуют привлечения ферментов к местам их действия. Чтобы обеспечить восстановление двухцепочечных разрывов в ДНК, хроматин должен быть ремоделирован. [8] Релаксация хроматина происходит быстро в месте повреждения ДНК. [9] На одном из самых ранних этапов JNK фосфорилирует SIRT6 на серине 10 в ответ на двухцепочечные разрывы (DSB) или другие повреждения ДНК, и этот этап необходим для эффективного восстановления DSB. [10] Фосфорилирование SIRT6 на S10 облегчает мобилизацию SIRT6 к местам повреждения ДНК, где SIRT6 затем привлекает и монофосфорилирует поли (АДФ-рибозу) полимеразу 1 ( PARP1 ) в местах разрыва ДНК. [10] Полумаксимальное накопление PARP1 происходит в течение 1,6 секунд после возникновения повреждения. [11] Ремоделер хроматина Alc1 быстро присоединяется к продукту действия PARP1, цепи поли-АДФ рибозы, [9] позволяя достичь половины максимальной релаксации хроматина, предположительно из-за действия Alc1, на 10 секунд. [9] Это позволяет рекрутировать фермент репарации ДНК MRE11 , чтобы инициировать репарацию ДНК, в течение 13 секунд. [11]
Удаление фотопродуктов ДНК, вызванных УФ-излучением , во время транскрипционно-связанной эксцизионной репарации нуклеотидов (TC-NER) зависит от фосфорилирования JNK DGCR8 на серине 153. [12] Хотя обычно известно, что DGCR8 функционирует в биогенезе микроРНК, активность DGCR8 по генерации микроРНК не требуется для DGCR8-зависимого удаления фотопродуктов, вызванных УФ-излучением. [12] Эксцизионная репарация нуклеотидов также необходима для восстановления окислительного повреждения ДНК, вызванного перекисью водорода ( H 2 O 2 ), а клетки с истощенным DGCR8 чувствительны к H 2 O 2 . [12]
У дрозофилы мухи с мутациями, усиливающими сигнализацию JNK, накапливают меньше окислительных повреждений и живут значительно дольше, чем мухи дикого типа. [13] [14]
У крошечного круглого червя Caenorhabditis elegans мутанты с потерей функции JNK-1 имеют сокращенную продолжительность жизни, в то время как усиленная экспрессия дикого типа JNK-1 увеличивает продолжительность жизни на 40%. [15] Черви с повышенной экспрессией JNK-1 также имеют значительно повышенную устойчивость к окислительному стрессу и другим стрессам. [15]
Считается, что белковые продукты jnk1 и jnk2 экспрессируются в каждом типе клеток и тканей, тогда как белок JNK3 в основном обнаруживается в мозге и в меньшей степени в сердце и яичках.