Кіріспе
Ферменттер тобы Ұяшық биологиясында, протеинкиназа С, көбінесе PKC (EC 2.7.11.13) деп қысқартылады, – басқа белоктардың қызметін, осы белоктардағы серин және треонин аминқышқылдарының қалдықтарындағы гидроксил топтарын фосфорилирлеу арқылы реттеуге қатысатын протеинкиназа ферменттерінің отбасы немесе осы отбасының мүшесі. PKC ферменттері өз кезегінде диацилглицерол (DAG) немесе кальций иондарының (Ca2+) концентрациясының артуы сияқты сигналдармен белсендіріледі. Сондықтан PKC ферменттері бірнеше сигналдық трандукция каскадтарында маңызды рөл атқарады. Биохимияда PKC туысы адамдарда он бес изоферменттен тұрады. Олар екінші хабаршы талаптарына сәйкес үш кіші топқа бөлінеді: дәстүрлі (немесе классикалық), жаңа және атипиялық. Дәстүрлі (c)PKC-ға α, βI, βII және γ изоформалары кіреді. Олардың белсендірілуі үшін Ca2+, DAG және фосфатидилсерин сияқты фосфолипид қажет. Жаңа (n)PKC-ға δ, ε, η және θ изоформалары кіреді, оларға DAG қажет, бірақ белсендірілуі үшін Ca2+ қажет емес. Осылайша, дәстүрлі және жаңа PKC-лар фосфолипаза C арқылы сигнал трандукциясының осы жолымен белсендіріледі. Ал атипиялық (a)PKC-лар (протеинкиназа Mζ және ι / λ изоформаларын қоса), белсендірілуі үшін Ca2+ немесе диацилглицеролдың екеуі де қажет емес. "Протеинкиназа С" термині көбінесе изоформалардың бүкіл отбасына жатады. Жоғалған омыртқалыларда кездесетін PKC-лардың әртүрлі кластары геномның дупликациялануына байланысты кеңейген 5 аталық PKC отбасы мүшелерінен (PKN, aPKC, cPKC, nPKCE, nPKCD) пайда болған. PKC отбасының кеңірек тармағы ежелгі және саңырауқұлақтарда кездеседі, яғни PKC отбасы опстоконттардың соңғы ортақ ата-бабасында болған.
In cell biology, Protein kinase C, commonly abbreviated to PKC (EC 2.7.11.13), is a family of protein kinase enzymes that are involved in controlling the function of other proteins through the phosphorylation of hydroxyl groups of serine and threonine amino acid residues on these proteins, or a member of this family. PKC enzymes in turn are activated by signals such as increases in the concentration of diacylglycerol (DAG) or calcium ions (Ca2+). Hence PKC enzymes play important roles in several signal transduction cascades. In biochemistry, the PKC family consists of fifteen isozymes in humans. They are divided into three subfamilies, based on their second messenger requirements: conventional (or classical), novel, and atypical. Conventional (c)PKCs contain the isoforms α, βI, βII, and γ. These require Ca2+, DAG, and a phospholipid such as phosphatidylserine for activation. Novel (n)PKCs include the δ, ε, η, and θ isoforms, and require DAG, but do not require Ca2+ for activation. Thus, conventional and novel PKCs are activated through the same signal transduction pathway as phospholipase C. On the other hand, atypical (a)PKCs (including protein kinase Mζ and ι / λ isoforms) require neither Ca2+ nor diacylglycerol for activation. The term "protein kinase C" usually refers to the entire family of isoforms. The different classes of PKCs found in jawed vertebrates originate from 5 ancestral PKC family members (PKN, aPKC, cPKC, nPKCE, nPKCD) that expanded due to genome duplication. The broader PKC family is ancient and can be found back in fungi, which means that the PKC family was present in the last common ancestor of opisthokonts.
Реттеушілік
Реттеуші домен немесе ПКК-ның амино-терминалы бірнеше ортақ субөңірлерді қамтиды. ПКК-ның барлық изоформаларында кездесетін C1 домені DAG-ға, сондай-ақ гидролизделмейтін, физиологиялық емес аналогтарға, яғни форбол эфирлеріне байланысады. Бұл домен функционалды және DAG-мен дәстүрлі және жаңа изоформаларда байланысуға қабілетті, бірақ атипикалық ПКК-ларда C1 домені DAG немесе форбол эфирлеріне байланыса алмайды. C2 домені Ca2+ сенсоры ретінде әрекет етеді және дәстүрлі және жаңа изоформаларда кездеседі, бірақ Ca2+ сенсоры ретінде тек дәстүрлі изоформада ғана функционалды болады. ПКК-ның барлық үш класында кездесетін псевдосубстрат аймағы – бұл субстратты имитациялайтын және каталитикалық домендегі субстрат байланысу қуысына байланысатын аминқышқылдарының шағын тізбегі, маңызды серин және треонин фосфоакцепторлық қалдықтарынан dépour, ферменттің белсенділігін сақтайды. Ca2+ және DAG жеткілікті концентрацияда болғанда, олар сәйкесінше C2 және C1 домендерімен байланысып, ПКК-ны мембранаға тартады. Мембранамен өзара әрекеттесу нәтижесінде псевдосубстрат каталитикалық орыннан босап, фермент белсендіріледі. Дегенмен, осы аллостериялық өзара әрекеттесулердің болуы үшін ПКК алдымен дұрыс бүктеліп, каталитикалық әрекетке мүмкіндік беретін дұрыс конформацияда болуы керек. Бұл каталитикалық аймақтың төменде талқыланатын фосфорилирленуіне байланысты.
Катализаторлы
PKC-нің каталитикалық аймағы немесе киназалық өзегі әртүрлі функцияларды іске асыруға мүмкіндік береді; PKB (сондай-ақ Akt деп те аталады) және PKC киназалары шамамен 40% аминқышқылдық тізбек ұқсастығын қамтиды. Бұл ұқсастық PKC-лерде ~70%-ға дейін артады, ал кластар ішінде салыстырғанда одан да жоғары болады. Мысалы, екі атипикалық PKC изоформасы ζ және ι/λ 84% бірдей (Selbie және авторлар, 1993). Кристалдық құрылымы анықталған 30-дан астам протеинкиназалардың барлығы бірдей негізгі ұйымға ие. Олар N-терминалды бөлікті құрайтын β-парақ және C-терминалды бөлікті құрайтын α-спиральдан тұратын екі бөліктен тұрады. АТФ байланыстыратын белок (АТФ) және субстрат байланыстыратын орындар осы екі бөліктің арасындағы ойыста орналасқан. Сонымен қатар, реттеуші аймақтың псевдосубстраттық домені де осы жерге байланысады. Киназаның жұмыс істеуі үшін маңызды PKC каталитикалық аймағының тағы бір ерекшелігі – оның фосфорилирленуі. Конвенциялық және жаңа PKC-лерде үш фосфорилирлену орны бар: активациялық цикл, бұрылыс мотиві және гидрофобтық мотив. Атипикалық PKC-лер тек активациялық цикл және бұрылыс мотиві бойынша фосфорилирленеді. Гидрофобтық мотивтің фосфорилирленуі қажетсіз, себебі сериннің орнына теріс зарядты глютамин қышқылы бар, ол фосфорилирленген қалдыққа ұқсас әрекет етеді. Бұл фосфорилирлену оқиғалары ферменттің активтілігі үшін маңызды, ал 3-фосфоинозидке тәуелді протеинкиназа 1 (PDPK1) – активациялық циклдің трансфосфорилирленуі арқылы процесті бастауға жауапты жоғары тұрған киназа. Протеинкиназа C ферменттерінің консенсус тізбегі протеинкиназа А-ға ұқсас, себебі ол фосфорилирленуге жақын Ser/Thr жанында негізгі аминқышқылдарын қамтиды. Олардың субстраттары, мысалы, MARCKS ақуыздары, MAP киназа, транскрипциялық фактордың тежегіші IκB, D3 витаминінің рецепторы VDR, Raf киназа, кальпаин және эпидермалық өсу факторының рецепторы.
Белсенділендіру
Белсенділенгеннен кейін протеинкиназа C ферменттері RACK ақуыздары (активтелген протеинкиназа C ақуыздарының мембранаға байланған рецепторы) арқылы плазма мембранасына көшіріледі. Бұл оқшаулану ферментке субстратқа қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл активтелу механизмі субстратты ұсыну деп аталады. Протеинкиназа C ферменттері ұзақ мерзімді белсенділігімен белгілі: бастапқы белсенділік сигналы немесе Ca2+ толқыны тоқтағаннан кейін де олар белсенді күйінде қалады. Бұл фосфолипазаның фосфатидилинозитолдан диацилглицерол өндіруі арқасында жүзеге асады деп есептеледі; май қышқылдары да ұзақ мерзімді белсенділікте рөл атқаруы мүмкін. PKC белсенділігінің маңызды бөлігі – жасуша мембранасына транслокация. Қызығы, микрогравитация жағдайында осы процесс бұзылады, бұл астронавттардың иммунодефицитіне себеп болады.
Патология
Форбол эфирімен белсендірілген протеинкиназа С транскрипцияның күшті активаторларын фосфорилдеуге қабілді, осылайша онкогендердің экспрессиясын арттырып, қатерлі ісіктің прогрессиясын күшейтеді немесе басқа да процестерге әсер етеді. Дегенмен, форбол эфиріне ұзақ уақыт бойы тосқанда протеинкиназа С деңгейі төмендейді. Функциялық мутациялардың жоғалуы және PKC протеинінің төмен деңгейі қатерлі ісіктерде жиі кездеседі, бұл протеинкиназа С-нің жалпы ісікке қарсы қызметін көрсетеді.
Протеинкиназа С ферменттері қан тамырларының өткірлігін реттеуде маңызды рөл атқарады және қант диабетіндегі гипергликемиямен байланысты аурулар, сондай-ақ темекі түтінінен туындаған эндотелий зақымдануы және тіндік зақымдану сияқты әртүрлі қан тамырлары ауруларына қатысты. PKC белсенділігінің төмен деңгейі фосфатидил инозитол 3 киназа/AKT сигнализациясы арқылы жасуша хиралдығын өзгертуге жеткілікті, сондай-ақ қарама-қарсы хиралдығы бар жасушалар арасындағы жасушааралық байланыстардың құрылымын өзгертеді, нәтижесінде эндотелий өткірлігінде күтпеген айқын өзгеріс болады, бұл көбінесе қабыну мен ауруға алып келеді.
Ингибиторлар
Протеинкиназа С ингибиторлары, мысалы рубоксистаурин, шеткершілік диабеттік нефропатияда тиімді болуы мүмкін. Келеритрин – табиғи таңдамалы PKC ингибиторы. Табиғатта кездесетін басқа PKC ингибиторлары: миабенол С, мирицитрин, госсипол. Басқа PKC ингибиторлары: Вербаскозид, BIM 1, Ro31 8220. Бриостатин 1 PKC ингибиторы ретінде әрекет ете алады; ол қатерлі ісіктерді зерттеу үшін қолданылды. Тамоксифен – PKC ингибиторы.
Активаторлар
Euphorbia peplus өсімдігінен алынған протеинкиназа C активаторы – ингенол мебутаты, актиникалық кератозды емдеуге FDA-ның мақұлдауымен бекітілген. Бриостатин 1 PKCe активаторы ретінде әрекет ете алады және 2016 жылдан бері Альцгеймер ауруын зерттеуде қолданылуда. 12-O тетрадеканоилфорбол 13 ацетаты (PMA немесе TPA) – классикалық PKC-ларды белсендіре алатын диацилглицерол имитаторы. Ол көбінесе иономицинмен бірге қолданылады, ол кейбір PKC-ларды белсендіру үшін қажетті кальцийге тәуелді сигналдарды қамтамасыз етеді.