เทโลคิน
โครงสร้างผลึกของไมโอซินไลท์เชนไคเนสจากกระเพาะไก่งวง[ 1 ]
ตัวระบุ
เครื่องหมาย	MYLK
ยีน NCBI	4638
เอชจีเอ็นซี	7590
โอเอ็มไอเอ็ม	600922
ลำดับอ้างอิง	NM_053025
ยูนิโปรท	Q5MYA0
ข้อมูลอื่นๆ
หมายเลข EC	2.7.11.18
ตำแหน่ง	บทที่ 3 ข้อ 21
ค้นหา โครงสร้าง แบบจำลองสวิส โดเมน อินเตอร์โปร

เทโลคิน (หรือที่รู้จักกันในชื่อโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไคเนสหรือ KRP) เป็นโปรตีน ที่มีปริมาณมาก ในกล้ามเนื้อเรียบ มันเหมือนกับปลาย C ของไมโอซินไลท์เชนไคเนสเทโลคินอาจมีบทบาทในการทำให้เส้นใยไมโอซิน ของกล้ามเนื้อเรียบที่ไม่ได้รับการฟอสโฟรีเลตมีความเสถียร ^{[ 2 ] [ 3 ]}เนื่องจากมีต้นกำเนิดมาจากปลาย Cของไมโอซินไลท์เชนไคเนสของกล้ามเนื้อเรียบ จึงเรียกว่า "เทโลคิน" (มาจากการรวมกันของภาษากรีก telos ซึ่งแปลว่า "ปลาย" และ kinase) ^{[ 4 ]}

ชื่อทางระบบของเทโลคินคือ ATP:[myosin light chain] O-phosphotransferase และชื่อที่แนะนำคือ myosin-light-chain kinase ( EC 2.7.11.18 )

ยีนMYLKซึ่งเป็นยีนใน กลุ่มยีน อิมมูโนโกลบูลิน ที่พบในกล้ามเนื้อ ทำหน้าที่สร้างเอนไซม์ไมโอซินไลท์เชนไคเนส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/ แคลโมดูลินมีการระบุพบทรานสคริปต์ 4 รูปแบบที่สร้างไอโซฟอร์ม 4 แบบของเอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม/แคลโมดูลิน รวมถึงทรานสคริปต์ 2 รูปแบบที่สร้างไอโซฟอร์ม 2 แบบของเทโลคิน ทรานสคริปต์ 2 รูปแบบที่สร้างไอโซฟอร์ม 2 แบบของเทโลคินมีดังต่อไปนี้:

ไอโซฟอร์ม 7

ตัวแปรนี้เข้ารหัสโปรตีนเทโลคิน ซึ่งเป็นไอโซฟอร์มที่สั้นกว่าของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไคเนส เอ็กซอนแรกตรงกับอินทรอนที่ 30 และส่วนที่เหลือของทรานสคริปต์ตรงกับเอ็กซอนสองตัวสุดท้ายของยีน มันสั้นกว่าตัวแปรที่ 8 หนึ่งโคดอนที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเอ็กซอนสองตัวแรก ประกอบด้วยกรดอะมิโน 153 ตัว ลำดับอ้างอิง NCBI: NP_444259.1มาจาก mRNA ของไมโอซินไลท์เชนไคเนส (MYLK) ของโฮโมเซเปียนส์ ตัวแปรทรานสคริปต์ 7 ซึ่งมีความยาว 2676 bp ลำดับอ้างอิง NCBI: NM_053031.2

ไอโซฟอร์ม 8

ตัวแปรนี้เข้ารหัสไอโซฟอร์มที่ยาวกว่าของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไคเนส เทโลคิน มันยาวกว่าตัวแปร 7 หนึ่งโคดอนที่จุดเชื่อมต่อระหว่างเอ็กซอนสองตัวแรก ประกอบด้วยกรดอะมิโน 154 ตัว ลำดับอ้างอิง NCBI: NP_444260.1มาจาก mRNA ของไมโอซินไลท์เชนไคเนส (MYLK) สายพันธุ์ที่ 8 ของ Homo sapiens ซึ่งมีความยาว 2679 คู่เบส ลำดับอ้างอิง NCBI: NM_053032.2

เทโลคินเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาต่อไปนี้:

• ATP + ไมโอซินไลท์เชน = ADP + ไมโอซินไลท์เชนฟอสเฟต (ประเภทปฏิกิริยา: การถ่ายโอนหมู่ฟอสเฟต)

ต้องใช้ Ca ²⁺และcalmodulinในการทำงาน สายโซ่เบา 20 kDa จากไมโอซินของกล้ามเนื้อเรียบจะถูกฟอสโฟรีเลตได้เร็วกว่าตัวรับอื่นๆ แต่สายโซ่เบาจากไมโอซินอื่นๆ และไมโอซินเองก็สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับได้ แต่จะช้ากว่า^{[ 5 ]}

ค่า K ของเทโลคินโฮโมเซเปียนส์คือ 0.018 mM ที่อุณหภูมิ 23–25 °C และ pH = 7.5 เอนไซม์นี้มีค่า pH ที่เหมาะสมที่ 7.4 และอุณหภูมิที่เหมาะสมที่ 30 °C ^{[ 6 ]}

เทโลคินเป็นโปรตีนที่เป็นกรด มี ค่า PIอยู่ที่ 4-5 และมีขนาด 17 กิโลดาลตัน โดยมี ลำดับ กรดอะมิโนที่เหมือนกับปลาย Cของไมโอซินไลท์เชนไคเนส (MLCK) ขนาด 130 กิโลดาลตัน แม้ว่าจะถูกแสดงออกเป็นโปรตีนที่แยกจากกันและผลิตโดยโปรโมเตอร์ทางเลือกของยีน MLCK เทโลคินถูกถอดรหัสจากโปรโมเตอร์ตัวที่สอง ซึ่งอยู่ในอินทรอน ในบริเวณ 3' ของยีน MLCK ^{[ 7 ]}และนั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมความเข้มข้นของเทโลคิน (อย่างน้อย 15 μM) จึงสูงกว่าความเข้มข้นของ MLCK

มีการแสดงให้เห็นว่าเทโลคินสามารถจับกับเส้นใยไมโอซินที่ไม่ได้รับการฟอสโฟรีเลต และกระตุ้นการประกอบไมโอซินมินิฟิลาเมนต์ในหลอดทดลอง กลไกหลักในการเริ่มต้นการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบ (SM)2 คือการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ Ca ²⁺ซึ่งส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของการฟอสโฟรีเลตของไมโอซินเรกูเลเตอร์ไลท์เชน 20-kDa (MLC20) ที่ตำแหน่ง Ser-19

โครงสร้างหลัก

เทโลคินเป็นโปรตีนภายในเซลล์ ดังนั้นจึงไม่มีพันธะไดซัลไฟด์ระหว่างเบต้าสแตรนด์ B และ F ซึ่งโดยปกติจะพบในโดเมนคงที่ของอิมมูโนโกลบูลิน อย่างไรก็ตาม เทโลคินมีกรดอะมิโนซิสทีนสองโมเลกุล (Cys63 และ Cys115) ซึ่งอยู่ในตำแหน่งโครงสร้างเดียวกันกับตำแหน่งที่สร้างพันธะไดซัลไฟด์ในโดเมนคงที่ของอิมมูโนโกลบูลิน

โครงสร้างทุติยภูมิ

เทโลคินประกอบด้วยกรดอะมิโน 154 หน่วย โดย 103 หน่วยสามารถมองเห็นได้ในแผนที่ความหนาแน่นของอิเล็กตรอน เทโลคินและโดเมนปลายซีของ MLCK แสดงความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโนกับโปรตีนกล้ามเนื้อที่ไม่เกี่ยวข้องกันหลายชนิด เช่นไททินหรือโปรตีนซี^{[ 2 ]}โครงสร้างโมเลกุลโดยรวมของเทโลคินประกอบด้วยแผ่นเบต้าแบบพับขนานกัน 7 เส้นที่พันรอบเพื่อสร้างทรงกระบอก นอกจากนี้ยังมีหางที่ยื่นออกมาของกรดอะมิโน 8 หน่วยที่ปลาย N ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการสร้างแผ่นเบต้าทรงกระบอกเบต้าสามารถจินตนาการได้ง่ายๆ ว่าเป็นแผ่นเบต้าสองชั้นที่เกือบขนานกัน โดยชั้นหนึ่งมีเบต้าสแตรนด์ 4 เส้นและอีกชั้นมี 3 เส้น

โดเมน

เทโลคินมีโดเมนเฉพาะที่เรียกว่า Ig-like I-type (Immunoglobulin like intermediate type) ซึ่งมีความยาว 92 หน่วยย่อยระหว่าง 42 ถึง 133 ในตอนแรกคิดว่าโดเมนนี้เป็น Ig-like C2-type แต่การศึกษาบางชิ้นพบว่าโครงสร้างของมันมีลักษณะร่วมกันระหว่าง V-set และ C2-set จึงได้มีการคิดค้น I-type ขึ้นมา โดเมนประเภทนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการยึดเกาะของเซลล์ T ผ่านทางเอ็กโทโดเมนและการส่งสัญญาณ[2]

การมีอยู่ของ KRP ในเนื้อเยื่อต่างๆ ได้รับการประเมินโดยอิมมูโนบลอตโดยใช้แอนติบอดี ต่อต้าน KRP และโดยการวิเคราะห์ mRNA ของมันในนอร์เทิร์นบลอต^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} KRP เป็นโปรตีนที่พบมากในกล้ามเนื้อเรียบ จนถึงขณะนี้ยังไม่ตรวจพบในเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่กล้ามเนื้อและกล้ามเนื้อลาย^{[ 9 ]}ความเข้มข้นของมันในกล้ามเนื้อกระเพาะสูงกว่าMLCK ถึง 1-2 เท่า และต่ำกว่าไมโอซินเพียง 2-3 เท่า^{[ 8 ]}กล้ามเนื้อหลอดเลือดมีอัตราส่วน KRP/ MLCK ที่ต่ำกว่า ^{[ 9 ] [ 11 ]}

เทโลคินมีการแสดงออกในระดับสูงมากในกล้ามเนื้อเรียบของลำไส้ ทางเดินปัสสาวะ และระบบสืบพันธุ์ ในระดับที่ต่ำกว่าในกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด และในระดับที่ตรวจไม่พบในกล้ามเนื้อโครงร่างหรือกล้ามเนื้อหัวใจ หรือเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่กล้ามเนื้อ แม้ว่าเทโลคินจะถูกกระตุ้นอย่างมากโดยไมโอคาร์ดิน และไมโอคาร์ดินมีการแสดงออกสูงในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด แต่มีการแสดงออกของเทโลคินในเซลล์เหล่านี้ค่อนข้างน้อย ซึ่งบ่งชี้ว่าต้องมีปัจจัยยับยั้งที่ลดทอนกิจกรรมของโปรโมเตอร์เทโลคินในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด หนึ่งในตัวเลือกที่เป็นไปได้สำหรับปัจจัยยับยั้งนี้คือ GATA-6 ^{[ 12 ]}

การเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของเทโลคินมีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของโปรตีนที่จำกัดเฉพาะกล้ามเนื้อเรียบอื่นๆ หลายชนิด รวมถึงไมโอซินของกล้ามเนื้อเรียบและอัลฟา-แอคติน^{[ 7 ]}

สะสมในบุคคลที่เป็นโรคหอบหืด (ที่ระดับโปรตีน) ^{[ 13 ]}กระตุ้นโดยปัจจัยเนื้องอกเนโครซิส (TNF) ^{[ 14 ]}ยับยั้งโดยแอนโดรเจน (เช่น R1881) ^{[ 15 ]}

เทโลคินมีหน้าที่สองอย่างที่เกี่ยวข้องกันในโดเมนจับไมโอซินปลาย C ของไมโอซินไลท์เชนไคเนส ของกล้ามเนื้อเรียบ (MLCK) ประการแรก เทโลคินทำให้เส้นใยไมโอซินมีเสถียรภาพเมื่อมีATPประการที่สอง เทโลคินสามารถปรับระดับการฟอสโฟรีเลชันของไมโอซินไลท์เชนได้ ในบทบาทหลังนี้ มีการเสนอหลายกลไก หนึ่งในสมมติฐานคือ การฟอสโฟรีเลชันของไลท์เชนลดลงเนื่องจากการแข่งขันโดยตรงของ KRP และMLCKสำหรับไมโอซิน ส่งผลให้สูญเสียการหดตัว^{[ 8 ]}

นอกจากนี้ เทโลคินยังยับยั้งการฟอสโฟรีเลชันของเส้นใยไมโอซิน แต่ไม่มีผลต่อการฟอสโฟรีเลชันของสายโซ่แสงควบคุมไมโอซินกล้ามเนื้อเรียบ (ReLC) ที่แยกออกมา อย่างไรก็ตาม เมื่อเทโลคินถูกฟอสโฟรีเลชันโดยMLCKการยับยั้งการฟอสโฟรีเลชันของไมโอซินที่เกิดจากเทโลคินจะหายไป ซึ่งบ่งชี้ว่ามีเส้นทางการปรับเปลี่ยนที่ขึ้นอยู่กับเทโลคินในการควบคุมกล้ามเนื้อเรียบ ในส่วนนี้เราต้องกล่าวว่าการฟอสโฟรีเลชันของเทโลคินสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยความเข้มข้นของ Ca2 ⁺และแคลโมดูลิน

โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไคเนส (เทโลคิน) จับกับไมโอซินเรียบที่ถูกดีฟอสโฟรีเลตใกล้กับจุดเชื่อมต่อระหว่างแท่งและ บริเวณหัว เร่งปฏิกิริยา (SI) ปฏิสัมพันธ์นี้ถูกป้องกันโดยการฟอสโฟรีเลตของไมโอซินที่เร่งปฏิกิริยาโดย MLCK และในทางกลับกัน อัตราการฟ อสโฟรีเลตของไมโอซิน จะถูกยับยั้งโดย KRP ในหลอดทดลอง^{[ 8 ]}ผลที่ตามมาคือ ในร่างกาย KRP อาจทำให้อัตราการฟอสโฟรีเลตของไมโอซินโดยไมโอซินไลท์เชนไคเนส (MLCK) ช้าลง และด้วยเหตุนี้จึงทำให้การพัฒนาความตึงเครียดช้าลง เมื่อระดับ Ca2+ ภายในเซลล์ลดลง KRP ยังสามารถเร่งการคลายตัวของกล้ามเนื้อโดยการลดอัตราส่วนของไมโอซินที่ถูกฟอสโฟรีเลตต่อไมโอซินที่ถูกฟอสโฟรีเลต KRP ยังเป็นตัวควบคุมโครงสร้างที่สำคัญของเส้นใยไมโอซิน ไมโอซินของกล้ามเนื้อเรียบภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาในหลอดทดลอง สามารถปรับตัวให้เข้ากับโครงสร้างที่ค่อนข้างเสถียรสองแบบที่แตกต่างกันได้ เมื่อไมโอซินอยู่ในสภาวะยืดออก มันจะทำงานได้และสามารถรวมตัวกับโมเลกุลไมโอซินอื่นๆ เพื่อสร้างเส้นใยหนา ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการหดตัวที่มีประสิทธิภาพ เมื่อATPเข้ามาจับ ส่วนแท่งของโมเลกุลไมโอซินที่ยังไม่ถูกฟอสฟอริเลตจะพับเป็นสามส่วน ทำให้จุดเชื่อมต่อระหว่างหัวและแท่งอยู่ใกล้กับตรงกลางของแท่งและคงตัวอยู่ตรงนั้น ซึ่งคาดว่าเกิดจากการโต้ตอบกับทั้งสายโซ่เบาขนาด 20 KDa และบริเวณคอ การโต้ตอบนี้ถูกยับยั้งโดยการฟอสฟอริเลต สายโซ่เบาที่ขึ้นอยู่กับ MLCK ส่งผลให้โมโนเมอร์ของไมโอซินคลายตัวและเกิด การพอลิเมอ ไรเซชัน อย่างรวดเร็ว กลาย เป็นเส้นใย

การจับกันของ KRP กับบริเวณคอของไมโอซินที่พับและ จับกับ ATPซึ่งถูกกำจัดฟอสเฟตแล้ว ยังส่งเสริมการคลายตัวและการสร้างเส้นใย จึงดูเหมือนการฟอสฟอริเลชันของสายโซ่เบา นี่อาจเป็นปรากฏการณ์ที่มีความสำคัญทางสรีรวิทยาเมื่อพิจารณาถึงความเข้มข้นสูงของATPที่มีอยู่ในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบเสมอ ดังนั้น โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไคเนสอาจมีบทบาทสำคัญมากในกล้ามเนื้อเรียบที่ผ่อนคลายโดยการรักษาไมโอซิน ที่ถูกกำจัดฟอสเฟตแล้ว ให้อยู่ในสถานะเส้นใยพร้อมสำหรับการตอบสนองการหดตัวอย่างรวดเร็วครั้งต่อไป การทดลองที่มุ่งทดสอบสมมติฐานนี้แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม KRP ส่วนเกินเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะสร้าง คอมเพล็กซ์ ที่มีโมลเท่ากันกับไมโอซินของกล้ามเนื้อเรียบและทำให้เกิดพอลิเมอไรเซชันอย่างสมบูรณ์เมื่อมีATPการทดลองที่ได้ทดสอบสมมติฐานนี้แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม KRP ส่วนเกินเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะสร้างคอมเพล็กซ์ที่มีโมลเท่ากันกับไมโอซินของกล้ามเนื้อเรียบและเมื่อมีATP ทำให้ เกิด พอ ลิเมอไรเซชันอย่างสมบูรณ์^{[ 11 ]}

การกลายพันธุ์บางอย่างในยีน MYLK เกี่ยวข้องกับหลอดเลือดแดงใหญ่ทรวงอกโป่ง พอง หรือการฉีกขาดของหลอดเลือดแดงใหญ่ทรวงอกโรคนี้เกิดจากการกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อยีนMYLKโรคนี้มีลักษณะเฉพาะคือการขยายตัวอย่างถาวรของหลอดเลือดแดงใหญ่ทรวงอก ซึ่งมักเกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่เสื่อมสภาพในผนังหลอดเลือดแดงใหญ่ โดยส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางเนื้อเยื่อวิทยาที่เฉพาะเจาะจงที่เรียกว่า 'เนื้อเยื่อชั้นกลางตาย' หรือ 'เนื้อเยื่อชั้นกลางตายแบบถุงน้ำของเอิร์ดไฮม์' ซึ่งมีการเสื่อมสภาพและการแตกตัวของเส้นใยยืดหยุ่น การสูญเสียเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ และการสะสมของสารพื้นฐานเบโซฟิลิก^{[ 16 ] [ 17 ]}

ในแมว การแสดงออกของเทโลคินแปรผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเลือดแดง ยกเว้นหลอดเลือดแดงในสมองซึ่งไม่พบเทโลคิน เทโลคินและไมโอซินไลท์เชนมีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วหลอดเลือดแดงปอดขนาดเล็ก แต่ไม่ได้อยู่ร่วมกัน ในภาวะขาด ออกซิเจน เทโลคินจะสูญเสียฟอสเฟตและไมโอซินไลท์เชนจะถูกฟอสเฟตมากขึ้นในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดแดงปอดขนาดเล็ก ในขณะที่ในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดแดงปอดขนาดใหญ่ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการฟอสเฟตของเทโลคินหรือไมโอซินไลท์เชน เมื่อเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดแดงปอดขนาดใหญ่สัมผัสกับฟีนิลเอฟริน การฟอสเฟตของไมโอซินไลท์เชนจะเพิ่มขึ้นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการฟอสเฟตของเทโลคิน ในหลอดเลือดแดงปอดขนาดเล็ก เทโลคินที่ถูกฟอสเฟตอาจช่วยรักษาสภาพผ่อนคลายภายใต้สภาวะที่ไม่มีการกระตุ้น ในขณะที่ในหลอดเลือดแดงปอดขนาดใหญ่ หน้าที่ของเทโลคินยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด^{[ 18 ]}