Телокин - Telokin

Телокин
Telokin.png
Кристаллографическая структура киназы легкой цепи мышечного миозина из желудка индейки.[1]
Идентификаторы
СимволMYLK
Ген NCBI4638
HGNC7590
OMIM600922
RefSeqNM_053025
UniProtQ5MYA0
Прочие данные
Номер ЕС2.7.11.18
LocusChr. 3 q21

Телокин (также известный как белок, связанный с киназой, или KRP) является распространенным белок содержится в гладких мышцах. Он идентичен C-концу киназа легкой цепи миозина. Телокин может играть роль в стабилизации нефосфорилированных гладких мышц. миозин нити.[2][3] Из-за своего происхождения как C-терминал конец киназы легкой цепи миозина гладких мышц, его называют «телокин» (от греческого слова telos, «конец» и киназа).[4]

Номенклатура и классификация

Систематическое название Telokin - АТФ: [легкая цепь миозина] O-фосфотрансфераза, а его рекомендуемое название - киназа легкой цепи миозина. (EC 2.7.11.18 ).

Ген MYLK, мышечный член иммуноглобулин суперсемейство генов, кодирует киназу легкой цепи миозина, которая представляет собой кальций /кальмодулин зависимый фермент. Были идентифицированы четыре варианта транскриптов, которые продуцируют четыре изоформы кальций / кальмодулинзависимого фермента, а также два транскрипта, которые продуцируют две изоформы телокина. Два транскрипта, которые производят две изоформы телокина, следующие:

Изоформа 7
Этот вариант кодирует более короткую изоформу родственного киназе белка, телокина. Первый экзон соответствует интрону 30, а основная часть транскрипта соответствует двум последним экзонам гена. Он короче варианта 8 на один кодон на стыке сплайсинга между первыми двумя экзонами. Его составляет 153 а.е. Справочная последовательность NCBI: NP_444259.1. Он происходит от киназы легкой цепи миозина (MYLK) человека (Homo sapiens), вариант транскрипта 7, мРНК, длина которой составляет 2676 п.н. Справочная последовательность NCBI: NM_053031.2.
Изоформа 8
Этот вариант кодирует более длинную изоформу белка, родственного киназе, телокина. Он длиннее, чем вариант 7, на один кодон на стыке сплайсинга между первыми двумя экзонами. Он состоит из 154 а.о. Справочная последовательность NCBI: NP_444260.1. Он происходит от киназы легкой цепи миозина (MYLK) человека (Homo sapiens), вариант транскрипта 8, мРНК, длина которой составляет 2679 п.н. Справочная последовательность NCBI: NM_053032.2.

Каталитическая активность и другие функциональные данные

Телокин катализирует следующую реакцию:

  • АТФ + легкая цепь миозина = АДФ + фосфат легкой цепи миозина. (Тип реакции: перенос фосфогруппы)

Требуется Ca2+ и кальмодулин для деятельности. Легкая цепь 20 кДа из гладкомышечного миозина фосфорилируется быстрее, чем любой другой акцептор, но легкие цепи из других миозинов и сам миозин могут действовать как акцепторы, но медленнее.[5]

Kм Значения телокина homo sapiens составляют 0,018 мМ при 23–25 ° C и pH = 7,5. Этот фермент имеет оптимум pH 7,4 и оптимум температуры 30 ° C.[6]

Телокин - это кислый белок с ПИ значение 4-5 и 17 кДа с аминокислота последовательность, которая идентична Конечная точка C киназы легкой цепи миозина (КЛЦМ) массой 130 кДа, хотя она экспрессируется как отдельный белок и продуцируется альтернативным промотором гена КЛЦМ. Телокин транскрибируется со второго промотора, расположенного внутри интрона, в 3'-области гена MLCK.[7] И поэтому концентрация телокина (не менее 15 мкМ) выше, чем концентрация КЛЦМ.

Было показано, что телокин связывается с нефосфорилированными миозиновыми филаментами и стимулирует сборку миозиновых мини-филаментов in vitro. Основным механизмом запуска сокращения гладкой мускулатуры (SM) 2 является повышение Ca2+ Концентрация, приводящая к увеличению фосфорилирования регуляторной легкой цепи миозина (MLC20) массой 20 кДа по Ser-19.

Структура

Первичная структура
Телокин является внутриклеточным белком и, как таковой, не содержит дисульфидной связи между бета-цепями B и F, обычно наблюдаемой в константных доменах иммуноглобулина. Однако он содержит два аминокислотных остатка цистеина (Cys63 и Cys115), которые расположены в структурно идентичных положениях с позициями, образующими дисульфидную связь в константном домене иммуноглобулина.
Вторичная структура
Телокин содержит 154 аминокислотных остатка, 103 из которых были видны на карте электронной плотности. Телокин и С-концевой домен КЛЦМ демонстрируют сходство аминокислотной последовательности с несколькими совершенно несвязанными мышечными белками, такими как тайтин или С-протеин.[2] Общая молекулярная складка телокина состоит из семи нитей антипараллельного бета-складчатого листа, которые оборачиваются вокруг, образуя бочку. Также имеется удлиненный хвост из восьми аминокислотных остатков на N-конце, который не участвует в бета-лист формирование. В бета-баррель можно просто представить как два слоя бета-листа, почти параллельные друг другу, причем один слой содержит четыре, а другой три бета-нити.
Домены
Телокин имеет особый домен, называемый Ig-подобным I-типом (иммуноглобулиноподобный промежуточный тип) с длиной 92 остатка между 42 и 133. Вначале считалось, что этот домен был Ig-подобным C2-типом, но некоторые исследования показали, что его структура имеет общие характеристики от V-set и C2-set, поэтому был изобретен I-тип. Такие домены опосредуют адгезию Т-клеток через свой эктодомен и передачу сигнала.[1]

Распределение тканей

Присутствие KRP в различных тканях оценивали с помощью иммуноблотов с использованием анти-KRP. антитела и анализом его мРНК в Нозерн-блоттинге.[8][9][10] KRP - это обильный белок, специфичный для гладких мышц. Пока он не обнаружен в немышечных тканях и поперечно-полосатых мышцах.[9] Его концентрация в мышцах желудка в 10–12 раз выше, чем у MLCK и всего в 2–3 раза меньше миозина.[8] Сосудистые мышцы имеют более низкую КРП /MLCK соотношение.[9][11]

Телокин экспрессируется на очень высоком уровне в гладких мышцах кишечника, мочевыводящих путей и репродуктивного тракта, на более низких уровнях в гладких мышцах сосудов и на неопределяемом уровне в скелетных или сердечных мышцах или немышечных тканях. Хотя телокин сильно активируется миокардином, а миокардин высоко экспрессируется в гладкомышечных клетках сосудов, в этих клетках наблюдается относительно небольшая экспрессия телокина. Это предполагает, что ингибирующий фактор должен ослаблять активность промотора телокина в гладкомышечных клетках сосудов. Одним из возможных кандидатов на роль этого ингибирующего фактора является GATA-6.[12]

Увеличение экспрессии телокина коррелировало с увеличением экспрессии некоторых других белков, ограниченных гладкими мышцами, включая миозин гладких мышц и альфа-актин.[7]

Накапливается у людей с астмой (на уровне белка).[13] Индуцируется фактором некроза опухоли (TNF).[14] Подавляется андрогенами (например, R1881).[15]

Функция

Телокин выполняет две связанные функции в С-концевом миозин-связывающем домене гладких мышц. киназа легкой цепи миозина (MLCK). Во-первых, телокин стабилизирует миозиновые филаменты в присутствии АТФ. Во-вторых, телокин может модулировать уровень фосфорилирования легкой цепи миозина. В этой последней роли было предложено несколько механизмов. Одна из гипотез состоит в том, что фосфорилирование легкой цепи снижается за счет прямой конкуренции KRP и MLCK для миозина, что приводит к потере сокращения.[8]

Телокин также ингибирует фосфорилирование миозиновых филаментов, не влияя при этом на фосфорилирование изолированной регуляторной легкой цепи гладкомышечного миозина (ReLC). Однако, когда телокин был фосфорилирован MLCK, индуцированное телокином ингибирование фосфорилирования миозина было удалено, что указывает на существование телокин-зависимого модуляторного пути в регуляции гладких мышц. В этой части мы должны сказать, что фосфорилирование телокина может быть усилено концентрацией Са2+ и кальмодулин.

Связанный с киназой белок (телокин) связывается с дефосфорилированным гладким миозином около соединения между стержнем и стержнем. каталитический область головы (S-I). Этому взаимодействию препятствует MLCK -катализированный фосфорилирование миозина и, наоборот, скорость миозина фосфорилирование в свою очередь ингибируется KRP in vitro.[8] Как следствие этого, in vivo KRP может замедлять скорость фосфорилирования миозина путем киназа легкой цепи миозина (MLCK) и, следовательно, развитие напряжения. Когда уровень внутриклеточного Ca2 + снижается, KRP также может ускорять расслабление мышц за счет снижения соотношения фосфорилированного миозина к фосфорилированному. KRP также является важным структурным регулятором миозиновых филаментов. Миозин гладких мышц в физиологических условиях in vitro может адаптироваться к двум относительно и различным стабильным конформациям. Когда миозин находится в расширенной конформации, он активен и способен объединяться с другими молекулами миозина с образованием толстых нитей, которые являются основополагающими для эффективного сокращения. На АТФ при связывании стержневая часть нефосфорилированной молекулы миозина складывается втрое, так что соединение голова-стержень приближается к середине стержня и стабилизируется там, предположительно за счет взаимодействия как с легкими цепями 20 кДа, так и с шейной областью. Этому взаимодействию препятствует КЛЦМ-зависимая легкая цепь. фосфорилирование, что приводит к разворачиванию мономеров миозина и их быстрому полимеризация в нити.

Связывание KRP с областью шеи свернуто, АТФ -связанный дефосфорилированный миозин также способствует разворачиванию и образованию филаментов, что похоже на фосфорилирование легкой цепи. Это могло быть физиологически значимым явлением, учитывая высокую концентрацию АТФ всегда присутствует в гладкомышечных клетках. Таким образом, белок, связанный с киназой, может играть очень важную роль в расслаблении гладких мышц, поддерживая дефосфорилированный миозин в нитевидном состоянии готов к следующей быстрой сократительной реакции. Эксперименты, направленные на проверку этой гипотезы, показали, что при соответствующих условиях небольшого избытка KRP достаточно, чтобы сформировать эквимолярный комплекс с миозином гладких мышц и вызвать его полную полимеризацию в присутствии АТФ. Эксперименты, в которых проверялась эта гипотеза, показали, что в соответствующих условиях небольшого избытка KRP достаточно для образования эквимолярного комплекса с миозином гладких мышц и в присутствии АТФ, потому что это полное полимеризация.[11]

Патология

Определенные мутации в гене MYLK связаны с аневризмы грудной аорты или расслоение грудной аорты. Это заболевание вызвано мутациями, затрагивающими ген MYLK. Заболевание, характеризующееся постоянным расширением грудной аорты, как правило, из-за дегенеративных изменений стенки аорты. Это в первую очередь связано с характерным гистологическим проявлением, известным как «медиальный некроз» или «кистозный медиальный некроз по Эрдхейму», при котором наблюдается дегенерация и фрагментация эластических волокон, потеря гладкомышечных клеток и накопление базофильного основного вещества.[16][17]

Эффект гипоксии

У кошек экспрессия телокина обратно пропорциональна диаметру артерии, за исключением церебральных артерий, где телокин не наблюдается. Легкие цепи телокина и миозина равномерно распределены по мелким легочным артериям, однако они не колокализуются. В течение гипоксия, телокин дефосфорилаты, и легкая цепь миозина становится все более фосфорилированной в гладкомышечных клетках малых легочных артерий, тогда как в гладкомышечных клетках крупных легочных артерий нет изменений в фосфорилировании ни телокина, ни легкой цепи миозина. Когда гладкомышечные клетки крупных легочных артерий подвергались воздействию фенилэфрин фосфорилирование легкой цепи миозина увеличивалось без изменения фосфорилирования телокина. В мелких легочных артериях фосфорилированный телокин может помочь поддерживать расслабление в нестимулированных условиях, тогда как в крупных легочных артериях функция телокина остается неопределенной.[18]

использованная литература

  1. ^ PDB: 1FHG​; Холден Х.М., Ито М., Хартсхорн Диджей, Реймент I (октябрь 1992 г.). «Рентгеноструктурное определение телокина, С-концевого домена киназы легкой цепи миозина, с разрешением 2,8 A». J. Mol. Биол. 227 (3): 840–51. Дои:10.1016 / 0022-2836 (92) 90226-А. PMID  1404391.
  2. ^ а б Собешек А., Андрухов О.Ю., Незнанский К. (декабрь 1997 г.). «Связанный с киназой белок (телокин) фосфорилируется киназой легкой цепи миозина гладких мышц и модулирует активность киназы». Биохимический журнал. 328. 328 (2): 425–30. Дои:10.1042 / bj3280425. ЧВК  1218937. PMID  9371697.
  3. ^ Незнанский К., Собешек А. (февраль 1997 г.). «Телокин (белок, связанный с киназой) модулирует олигомерное состояние киназы легкой цепи миозина гладких мышц и ее взаимодействие с миозиновыми филаментами». Биохимический журнал. 322. 322 (1): 65–71. Дои:10.1042 / bj3220065. ЧВК  1218159. PMID  9078244.
  4. ^ Ито М., Домбровска Р., Герриеро В., Хартсхорн Диджей (август 1989 г.). «Идентификация в желудке индейки кислого белка, связанного с С-концевой частью киназы легкой цепи миозина гладких мышц». Журнал биологической химии. 264 (24): 13971–4. PMID  2760053.
  5. ^ «Информация о реакции для EC 2.7.11.18 - киназа легкой цепи миозина». БРЕНДА.
  6. ^ «Значения KM для EC 2.7.11.18 - киназа легкой цепи миозина». БРЕНДА.
  7. ^ а б Herring BP, Lyons GE, Hoggatt AM, Gallagher PJ (январь 2001 г.). «Экспрессия телокина ограничена гладкими мышечными тканями во время развития мышей». Американский журнал физиологии. Клеточная физиология. 280 (1): C12-21. Дои:10.1152 / ajpcell.2001.280.1.c12. ЧВК  2860107. PMID  11121372.
  8. ^ а б c d Ширинский В.П., Воротников А.В., Бирюков К.Г., Нанаев А.К., Коллиндж М., Лукас Т.Дж., Селлерс Дж.Р., Уоттерсон Д.М. (1993). «Связанный с киназой белок стабилизирует нефосфорилированные миозиновые минифиламенты гладких мышц в присутствии АТФ». J. Biol. Chem. 268 (22): 16578–83. PMID  8344938.
  9. ^ а б c Галлахер П.Дж., Херринг Б.П. (декабрь 1991 г.). «Карбоксильный конец киназы легкой цепи миозина гладкой мускулатуры экспрессируется как независимый белок, телокин». Журнал биологической химии. 266 (35): 23945–52. ЧВК  2836763. PMID  1748667.
  10. ^ Collinge M, Matrisian PE, Zimmer WE, Shattuck RL, Lukas TJ, Van Eldik LJ, Watterson DM (май 1992 г.). «Структура и экспрессия гена кальций-связывающего белка, содержащегося в гене протеинкиназы, регулируемой кальмодулином». Молекулярная и клеточная биология. 12 (5): 2359–71. Дои:10.1128 / mcb.12.5.2359. ЧВК  364408. PMID  1373815.
  11. ^ а б Воротников А.В. (1997). «Связанный с киназой белок: миозин-связывающий белок гладких мышц». Int. J. Biochem. Cell Biol. 29 (5): 727–30. Дои:10.1016 / S1357-2725 (96) 00156-2. PMID  9251240.
  12. ^ Herring BP, Эль-Mounayri O, Gallagher PJ, Yin F, Zhou J (ноябрь 2006 г.). «Регулирование киназы легкой цепи миозина и экспрессии телокина в гладкомышечных тканях». Американский журнал физиологии. Клеточная физиология. 291 (5): C817-27. Дои:10.1152 / ajpcell.00198.2006. ЧВК  2836780. PMID  16774989.
  13. ^ Léguillette R, Laviolette M, Bergeron C, Zitouni N, Kogut P, ​​Solway J, Kachmar L, Hamid Q, Lauzon AM (февраль 2009 г.). «Миозин, трансгелин и киназа легкой цепи миозина: экспрессия и функция при астме». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 179 (3): 194–204. Дои:10.1164 / rccm.200609-1367OC. ЧВК  2633053. PMID  19011151.
  14. ^ Грэм В.В., Ван Ф., Клейбург Д.Р., Ченг Дж.Х., Юн Б., Ван И, Лин А., Тернер-младший (сентябрь 2006 г.). «Транскрипция киназы длинной легкой цепи миозина, индуцированной фактором некроза опухоли, регулируется зависимыми от дифференциации сигнальными событиями. Характеристика промотора киназы длинной миозиновой цепи человека». Журнал биологической химии. 281 (36): 26205–15. Дои:10.1074 / jbc.M602164200. PMID  16835238.
  15. ^ Левей Н., Фурнье А., Лабри С. (апрель 2009 г.). «Андрогены подавляют киназу легкой цепи миозина в клетках рака простаты человека». Журнал стероидной биохимии и молекулярной биологии. 114 (3–5): 174–9. Дои:10.1016 / j.jsbmb.2009.02.002. PMID  19429448. S2CID  1695778.
  16. ^ Ван Л., Го Д. К., Цао Дж., Гонг Л., Камм К. Э., Регаладо Э, Ли Л., Шете С., Хе В. К., Чжу М. С., Офферманн С., Гилкрист Д., Элефтериадес Дж., Стулл Д. Т., Милевич Д.М. (ноябрь 2010 г.). «Мутации в киназе легкой цепи миозина вызывают семейное расслоение аорты». Американский журнал генетики человека. 87 (5): 701–7. Дои:10.1016 / j.ajhg.2010.10.006. ЧВК  2978973. PMID  21055718.
  17. ^ "вариант VAR_065577". UniProtKB / SwissProt.
  18. ^ Мэдден Дж. А., Дантума М. В., Сорокина Е. А., Вейраух Д., Клейнман Дж. Г. (июнь 2008 г.). «Экспрессия телокина и влияние гипоксии на его статус фосфорилирования в гладкомышечных клетках малых и крупных легочных артерий». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких. 294 (6): L1166–73. Дои:10.1152 / ajplung.00375.2007. PMID  18375742.