เซราไมด์ไคเนส
| เซราไมด์ไคเนส | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ตัวระบุ | |||||||||
| หมายเลข EC | 2.7.1.138 | ||||||||
| หมายเลข CAS | 123175-68-8 | ||||||||
| ฐานข้อมูล | |||||||||
| อินท์เอ็นซ์ | มุมมองของ IntEnz | ||||||||
| เบรนด้า | เบรนด้าเข้าร่วม | ||||||||
| เอ็กซ์แพซี่ | มุมมองของ NiceZyme | ||||||||
| เคกก์ | รายการ KEGG | ||||||||
| เมตาไซค์ | วิถีการเผาผลาญ | ||||||||
| ไพรแอม | ประวัติโดยย่อ | ||||||||
| โครงสร้างPDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| ออนโทโลยีของยีน | อามิโก้ / ควิกโก้ | ||||||||
| |||||||||
ในทางเอนไซม์วิทยาเซราไมด์ไคเนสหรือย่อว่าCERK ( EC 2.7.1.138 ) คือเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาเคมีดังต่อ ไปนี้ :
- ATP + เซราไมด์ADP + เซราไมด์ 1-ฟอสเฟต
ดังนั้นสารตั้งต้น สองชนิด ของเอนไซม์นี้คือATPและเซราไมด์ ในขณะที่ ผลิตภัณฑ์สองชนิดของเอนไซม์นี้คือADPและเซราไมด์-1-ฟอสเฟต
เอนไซม์นี้อยู่ในกลุ่มของทรานสเฟอเรสโดยเฉพาะอย่างยิ่งกลุ่มที่ถ่ายโอน หมู่ที่มี ฟอสฟอรัส เป็นองค์ประกอบ ( ฟอสโฟทรานสเฟอเรส ) โดยใช้หมู่แอลกอฮอล์เป็นตัวรับชื่อทางระบบของเอนไซม์กลุ่มนี้คือATP:ceramide 1-phosphotransferaseเอนไซม์นี้เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า อะซิล สฟิงโกซีนไคเนส เอนไซม์นี้มีส่วนร่วมในกระบวนการเมตาบอลิซึมของสฟิงโกลิปิด
ยีน
CERK ถูกเข้ารหัสโดยยีน CERK ยีน CERK ตั้งอยู่บนโครโมโซม 22q 13 ของมนุษย์ ประกอบด้วยเอ็กซอน 13 เอ็กซอนและมีความยาวประมาณ 4.5 กิโลเบส[ 1 ] CERK มีลำดับโฮโมโลจีร่วมกับสฟิงโกซีนไคเนสชนิดที่ 1 รวมถึง โดเมน เพล็กสตรินโฮโมโลจี (PH) ที่ปลาย N และ โดเมนไดอะซิลกลีเซอรอลไคเนสการ ค้นหา BLASTของแท็กแสดงลำดับ (ESTs) โดย Sugiura และเพื่อนร่วมงาน[ 1 ]ได้ผลลัพธ์ที่แสดง ยีน CERK ออร์โธล็อกในยูคาริโอตอื่นๆ รวมถึงDrosophila melanogaster , Caenorhabditis elegansและOryza sativa นอกจากนี้ ยังมีการโคลนโฮโม ล็อก ของหนูด้วย
ยีน CERK ของมนุษย์มีความยาว 4459 คู่เบส ซึ่งประกอบด้วย บริเวณที่ไม่ถูกถอดรหัสที่ปลาย 5' (5'-untranslated region) ยาว 123 คู่เบส บริเวณที่ไม่เข้ารหัสที่ปลาย 3' (3'-non-coding region) ยาว 2772 คู่เบส และกรอบการอ่านแบบเปิด (open reading frame ) ยาว 1611 คู่เบส การวิเคราะห์ลำดับของ CERK ชี้ให้เห็นว่า มีตำแหน่ง การดัดแปลงหลังการสังเคราะห์โปรตีน ดังต่อไปนี้ : ตำแหน่งการเติมหมู่ไกลโคซิลที่ปลาย N- (N -glycosylation sites) 4 ตำแหน่ง ตำแหน่งการเติม หมู่ฟอสเฟต (phosphorylation sites) 15 ตำแหน่ง ตำแหน่งการเติมหมู่พรีนิล (prenylation sites) 5 ตำแหน่ง และตำแหน่งการเติมหมู่เอไมด์ (amidation sites) 2 ตำแหน่งยีน CERK ของหนูมีความแตกต่างเล็กน้อย โดยมีกรอบการอ่านแบบเปิดยาว 1593 คู่เบส ความยาวที่ลดลงของกรอบการอ่านแบบเปิดส่งผลให้สูญเสียตำแหน่งการเติมหมู่พรีนิล 2 ตำแหน่ง และตำแหน่งการเติมหมู่เอไมด์ 1 ตำแหน่ง
ในCERK ของมนุษย์ มีองค์ประกอบ ตอบสนองต่อ กรดเรติโนอิก (RARE) ที่คล้ายอยู่ระหว่าง -40bp และ -28bp และมีลำดับ: TCCCCG C CGCCCG องค์ประกอบที่คล้าย RARE มีบทบาทใน การควบคุม การถอดรหัสของ CERK คาดว่าในสภาวะที่มีกรดเรติโนอิกแบบ all-trans (ATRA) ปัจจัยการถอดรหัสโปรโมเตอร์ต้นน้ำของไก่โอวัลบูมิน I (COUP-TFI) ตัวรับกรดเรติโนอิก (RAR ) และตัวรับเรตินอยด์ X (RXR ) จะจับกับองค์ประกอบที่คล้าย RARE ของ CERK ในเซลล์ 5H-SY5Y อย่างไรก็ตาม การแสดงออกของ CERK แตกต่างกันไปตามสายเซลล์ในทางตรงกันข้ามกับ เซลล์ เนื้องอกประสาท SH-SY5Y เซลล์ มะเร็งเม็ดเลือดขาว HL60 ไม่แสดงการจับของ CERK แม้จะมี ATRA อยู่ก็ตาม สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการแสดงออกที่แตกต่างกันของ RAR , RXR และ COUP-PTI อาจกำหนดระดับการถอดรหัสในสายเซลล์ต่างๆ[ 2 ]
โปรตีน
CERK เป็น เอนไซม์ ที่มีกรดอะมิโน 537 ตัว ในมนุษย์ (531 ตัวในหนู) [ 1 ] CERK ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1989 เมื่อมันถูกทำให้บริสุทธิ์ร่วมกับถุงไซแนปส์จากเซลล์สมอง[ 3 ] เมื่อค้นพบแล้ว มีการเสนอว่า CERK เป็นเซราไมด์ไคเนสที่ทำงานในสภาวะที่มีความเข้มข้นของไอออนแคลเซียม ในระดับไมโครโม ลาร์[ 3 ] [ 4 ] เนื่องจาก CERK ขาดไซต์จับแคลเซียม กลไกการควบคุมของ CERK จึงยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ต่อมาได้รับการยืนยันว่า CERK จับกับแคลโมดูลินในสภาวะที่มีแคลเซียม ซึ่งบ่งชี้ว่าแคลโมดูลินจับกับแคลเซียมก่อนแล้วจึงจับกับ CERK [ 5 ] เมื่อจับกันแล้ว CERK จะทำงานและสามารถฟอสโฟรีเลตเซราไม ด์ได้ [ 5 ] การจับของแคลโมดูลินเกิดขึ้นระหว่างกรดอะมิโน 420 และ 437 ใน CERK ที่ โมทีฟการจับ แคลโมดูลิ น 1-8-14B ที่คาดการณ์ไว้ลำดับการจับใน CERK ประกอบด้วยลิวซีน -422, ฟีนิลอะลานีน-429 และลิวซีน-435 ซึ่งตรงกับกรดอะมิโนไฮ โดรโฟบิก ตัวที่ 1, 8 และ 14 ตามลำดับ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่แคลโมดูลิน จับ การกลายพันธุ์ของฟีนิลอะลานีน-429 ส่งผลให้การจับกับแคลโมดูลินอ่อนลง ในขณะที่การกลายพันธุ์ของฟีนิลอะลานีน-331 หรือฟีนิลอะลานีน-335 จะทำให้การจับกับแคลโมดูลินเป็นไปไม่ได้เลย
กิจกรรมของ CERK ส่วนใหญ่พบใน นิ วโทรฟิลของมนุษย์ [ 6 ] [ 7 ] เซลล์เม็ดเล็กในสมอง [ 8 ] และเซลล์ปอดที่มาจากเยื่อบุผิว[ 9 ] เมื่อไม่ทำงานCERKจะลอยอยู่ในไซ โตโซลของเซลล์[ 10 ] เมื่อ CERK ถูกกระตุ้นโดย อินเตอร์ลิวคิ น -1β [ 9 ]มันจะไปอยู่ที่ ท รานส์-กอลจิ[ 11 ]และจากนั้นอาจถูกส่งไปยังเยื่อหุ้มเซลล์[ 10 ] การกระตุ้นอาจทำให้ CERK ไปอยู่ที่เอนโดโซมได้ เช่นกัน [ 11 ] โดเมน PH ของ CERK มีบทบาทสำคัญในการกำหนดตำแหน่งนี้[ 10 ] เมื่อไปอยู่ที่ทรานส์-กอลจิแล้ว CERK จะกระตุ้นไซโตโซลฟอสโฟลิเปส A2 (cPLA ) ที่ไปอยู่ที่ทรานส์-กอลจิ การกระตุ้น cPLA ส่งผลให้เกิดการไฮโดรไลซิ ส ของฟอสโฟลิปิด ในเยื่อหุ้มเซลล์ เพื่อผลิตกรดอะราคิโด นิก [ 12 ]นอกจากนี้ ยังพบว่าเซราไมด์ไคเนสควบคุมตำแหน่งและระดับของ ฟอ สฟาติดิลอิโนซิทอล 4,5-บิสฟอสเฟต (PIP2) ที่ผลิตจาก NORPA ซึ่ง เป็นโฮโมล็อกของ ฟอสโฟลิเปส CในDrosophila melanogaster [ 13 ] นอกเหนือ จากการกำหนดตำแหน่งในเอนโดโซมและทรานส์-กอลจิแล้ว ยังพบว่า CERK กำหนดตำแหน่งไปยัง เยื่อหุ้ม ไมโทคอนเดรีย ชั้นนอก ณ ตำแหน่งที่COX-2กำหนดตำแหน่งในเซลล์ A549 [ 11 ]
เซราไมด์-1-ฟอสเฟต
CERK เป็นไคเนสของไขมันที่รับผิดชอบในการฟอสโฟรีเลชันของเซราไมด์ CERK สามารถฟอสโฟรีเลตเซราไมด์ได้หลายชนิด แม้ว่า CERK จะฟอสโฟรีเลตเซราไมด์ C2, C20, C22 และ C24 ได้ แต่ ความจำเพาะ ของสารตั้งต้นค่อนข้างต่ำ ในทางตรงกันข้าม CERK มีความจำเพาะของสารตั้งต้นสูงสุดสำหรับเซราไมด์ C6, C8 และ C16 ซึ่งบ่งชี้ว่าตำแหน่งของ กลุ่ม สฟิงโกซีนมีบทบาทในความจำเพาะ[ 1 ] [ 11 ]ไดไฮโดรเซราไมด์ยังสามารถถูกฟอสโฟรีเลตโดย CERK ได้ แต่ในระดับที่น้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับเซราไมด์ C6 CERK มีความจำเพาะต่ำสำหรับไดไฮโดรเซราไมด์ C6 แต่ยังคงมีความจำเพาะสูงสำหรับไดไฮโดรเซราไมด์ C8 [ 1 ] [ 11 ]โปรตีนขนส่งเซราไมด์ (CERTs) ขนส่งเซราไมด์ไปยัง CERK เพื่อฟอสโฟรีเลชัน เชื่อกันว่าการฟอสโฟรีเลชันของเซราไมด์เพื่อสร้างเซราไมด์-1-ฟอสเฟต (C-1-P) จะช่วยอำนวยความสะดวกในการกำหนดตำแหน่งของ cPLA2 ไปยังทรานส์-กอลจิ เพื่อให้ CERK สามารถกระตุ้น cPLA2 ได้[ 11 ]
หน้าที่ในชีววิทยาระดับโมเลกุล
การอยู่รอดและการเพิ่มจำนวนของเซลล์
การผลิต C-1-P ช่วยส่งเสริมการอยู่รอดและการแพร่กระจาย ของเซลล์ มีการแสดงให้เห็นว่า C-1-P ส่งเสริมการสังเคราะห์ DNAในไฟโบรบลาสต์ [ 14 ] C -1-P ยังป้องกันอะพอพโทซิสโดยการยับยั้ง เส้นทาง caspase-9 / caspase-3และป้องกันการแตกตัวของ DNA ในแมโครฟาจเชื่อกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นผ่าน C-1-P ที่มีปฏิสัมพันธ์และปิดกั้นการทำงานของกรดสฟิงโกไมเอลินเนสส่งผลให้การผลิตเซราไมด์ลดลง ซึ่งป้องกันอะพอพโทซิส เมื่อเร็วๆ นี้ มีการแสดงให้เห็นว่าการฟอสโฟรีเลชันของเซราไมด์ผ่าน CERK กระตุ้น การแพร่กระจายของ ไมโอบลาสต์มีการแสดงให้เห็นว่า C-1-P ส่งเสริมการฟอสโฟรีเลชันของไกลโคเจนซินเทสไคเนส-3 β และโปรตีนเรตินอบลาสโตมาซึ่งมีส่วนช่วยในการเปลี่ยนจากระยะ G1ไปสู่ระยะ Mของวงจรเซลล์นอกจากนี้ การผลิต C-1-P ดูเหมือนจะส่งผลให้มีการแสดงออกของCyclin Dเพิ่ม ขึ้น [ 15 ] CERK ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกระตุ้นphosphatidylinositol 3-kinase / Akt ( PI3K/Akt), ERK 1 / 2และmTOR [ 15 ]ความสามารถของ CERK ในการผลิตโมเลกุลส่งสัญญาณที่อำนวยความสะดวกในการกระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ รวมถึงการโต้ตอบกับ PI3K/Akt และ mTOR บ่งชี้ว่าการแสดงออกของ CERK ที่ผิดปกติอาจนำไปสู่มะเร็งในDrosophila Dasgupta et al. รายงานในปี 2009 ว่า CerK เพิ่ม กิจกรรม ของเซราไมด์ที่กระตุ้นการ ตายของเซลล์ ซึ่งในทางกลับกันจะส่งเสริมการหมุนเวียนของเซลล์รับแสงที่ ตายแบบอะพอพโทซิ ส[ 16 ]
บทบาทอื่นๆ
นอกเหนือจากการอยู่รอดและการแพร่กระจายของเซลล์แล้ว CERK ยังมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการอื่นๆ อีกมากมาย เชื่อกันว่า CERK มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลง โครงสร้าง ของแพไขมันผ่านการผลิต C-1-P ซึ่งมีส่วนช่วยใน การสร้าง ฟาโกโซมในเม็ดเลือดขาวชนิด โพลีมอร์ โฟ นิวเคลียร์ [ 17 ] นอกจากนี้ยังพบว่า CERK มีส่วนร่วมในการปลดปล่อยสารจากเซลล์มาสต์ที่ ขึ้นอยู่กับแคลเซียม [ 5 ] [ 18 ]