Izoforma epsilon kazein-kinaze I ili CK1ε, jest enzim koji je kod ljudi kodiran genom CSNK1E sa hromosoma 22. To je homolog sisara za dvokorak. CK1ε je serin/treonin protein kinaza i veoma je konzerviran; stoga je ova kinaza vrlo slična ostalim članovima porodice kazein kinaza 1, od kojih postoji sedam sisarskih izoformi (α , β, γ1, γ2, γ3, δ i ε). CK1ε je po strukturi i funkciji najsličniji CK1δ jer ov dva enzima održavaju visoku sličnost sekvence na svojim regulatornim C-terminalom i katalitskim domenima. Ovaj gen je glavna komponenta sisarskog oscilatora koji kontrolira cirkadijski ritam. CK1ε je također bio uključen u modulaciju različitih ljudskih zdravstvenih probleme kao što su rak, neurodegenerativne bolesti i dijabetes.
Aminokiselinska sekvenca Dužina polipeptidnog lanca je aminokiselina, a molekulska težina Da.
1020304050 MELRVGNKYRLGRKIGSGSFGDIYLGANIASGEEVAIKLECVKTKHPQLH IESKFYKMMQGGVGIPSIKWCGAEGDYNVMVMELLGPSLEDLFNFCSRKF SLKTVLLLADQMISRIEYIHSKNFIHRDVKPDNFLMGLGKKGNLVYIIDF GLAKKYRDARTHQHIPYRENKNLTGTARYASINTHLGIEQSRRDDLESLG YVLMYFNLGSLPWQGLKAATKRQKYERISEKKMSTPIEVLCKGYPSEFST YLNFCRSLRFDDKPDYSYLRQLFRNLFHRQGFSYDYVFDWNMLKFGAARN PEDVDRERREHEREERMGQLRGSATRALPPGPPTGATANRLRSAAEPVAS TPASRIQPAGNTSPRAISRVDRERKVSMRLHRGAPANVSSSDLTGRQEVS RIPASQTSVPFDHLGK
Snimanje strukture Snimanje strukture CK1ε je 2012. godine izvršio Alexander Long i kolege koristeći kristalografiju X-zraka. Određeni strukturni motivi povezani s kinazom su naknadno potvrđeni, kao što je okretanje β-lanca. Motiv -β-lanca učvršćuje ATP, DFG motiv koji orijentira ATP-fosfate, katalitsku petlju koja liči na onu kod PKA, i glavna mjesta za prepoznavanje supstrata u C-terminalnom domenu.
Struktura Trodimenzijske strukture katalitskih domena CK1δ i CK1ε sisara su prvi put riješene rendgenskom kristalografijom 1996. i 2012. godine. CK1-kinaza ima više izoformi , uključujući ukupno sedam karakteriziranih kod sisara (alfa, beta, gama1-3, delta i epsilon. Različite izoforme se uglavnom razlikuju po dužini i strukturi svog C-terminalnog nekatalitskog regiona. Pokazalo se da samo izoforme delta i epsilon imaju važnu ulogu u regulaciji cirkadijskog ritma.
CK1δ i CK1ε dijele veoma sličan obrazac u svojim strukturama. Bogata glicinom P-petlja nalazi se između β1 i β2 niti, formirajući klasični β-lanac-zavoj motiva -β-lanca koji učvršćuje i steže alfa fosfat ATP-a. CK1δ/ε dodatno dijele konzervirane karakteristike unutar katalitskog domena, koje se sastoje i od N-terminalna režnja i od α-heliksnog C-terminalnog režnja. Katalitski centar nalazi se u području rascjepa između dva režnja, koji se također povezuje sa nukleotidom i supstratom. Svi poznati inhibitori se vezuju za ovaj centar, blokirajući vezivanje ATP-a.
Funkcija Enzimska funkcija Protein kodiran epsilon genom kazein-kinaze 1 je serin/treonin protein kinaza i član porodice proteina kazein-kinaza I, čiji su članovi uključeni u kontrolu citoplazmatskih i jedarnih procesa, uključujući replikaciju i popravak DNK. Kao i drugi članovi porodice proteinkih kazein-kinaza 1, kazein-kinaza 1 epsilon prepoznaje Ser(p)XXSer/Thr motiv za fosforilacije. Nalazi se u citoplazmi kao monomer i može fosforilirati razne proteine, uključujući i samog sebe. Ova autofosforilacija događa se u proteinskim C-terminalnom domenu, regiji za koju se vjeruje da se ponaša kao pseudosubstrat i inhibira aktivnost kinaze.
Cirkadijski sat Protein kazein kinaze 1 epsilon je dio sisarskog oscilatora, grupe proteina koji održavaju ćelije na otprilike 24-satnom rasporedu. Ovaj oscilator, ili "cirkadijski sat", sastoji se od petlja povratne informacije o transkripciji–translaciji (TTFL) u kojoj nekoliko proteina djeluje u tandemu, od kojih svaki reguliše ekspresiju drugih kako bi se stvorio otprilike 24-satni ciklus nivoa iRNK i proteina. TTFL takođe generira otprilike 24-satne ritmove izlaza kao što su nivoi oslobađanja ćelijskih hormona. Dnevne oscilacije transkripcija proteina i iRNK uočene su u mnogim ćelijama, uključujući glavni sat sisara poznat kao suprahijazmatsko jezgro (SCN). Međutim, za razliku od većine proteina cirkadijskog ritma koji osciliraju u svojoj ekspresiji, kazein-kinaza 1 epsilon je konstitutivno aktivna.
Osnovni proteini koji čine TTFL sisara uključuju Period (PER), kriptohrom (CRY), BMAL1, CLOCK i kazein-kinazu 1 epsilon. BMAL1 i CLOCK rade na povećanju transkripcije PER i CRY, formiranjem heterodimera i vezivanjem na domene E-kutija uzvodno od sekvenci kodiranja gena PER i CRY. Nivoi PER i CRY regulisani su negativnom povratnom spregom, što znači da potiskuju sopstvenu transkripciju. Fosforilacija PER proteina pomoću CK1ε i u citoplazmi i u jedru označava ove proteine za degradaciju. Fosforilacija također ometa sposobnost PER da uđe u jedro, izazivanjem konformacijske promjene u njegovoj sekvenci jedarne lokalizacije. S druge strane, proteinski kompleks FBXL3 posreduje u razgradnji CRY proteina i u citoplazmi i u jedru. Ako se CRY veže za PER prije nego što ga fosforilira CK1ε, ova tri proteina se stabiliziraju u kompleks koji može ući u jedro. U jedru, PER i CRY rade na inhibiranju vlastite transkripcije dok kazein-kinaza 1 epsilon djeluje na modulaciji aktivnosti BMAL1 i CLOCK-a putem fosforilacije.
Kao što je prethodno pomenuto, C-terminalni domen kazein-kinaze 1 epsilon ponaša se kao pseudosubstrat kada je fosforiliran, inhibirajući aktivnost kinaze. Domen C-terminala je također pokazao da je defosforiliran pomoću fosfataze kao što je protein-fosfataza 1 (PP1) in vitro i u kulturi ćelija, koja regulira nivoe aktivne kazein-kinaze in vivo. Važeća teorija cirkadijskih ritmova pretpostavlja da je ovaj ciklus fosforilacije/defosforilacije kazein-kinaze 1 epsilon važan u modulaciji perioda cirkadijskih ritmova u ćeliji, uz povećanu fosforilaciju koja smanjuje aktivnost kazein-kinaze 1 i uz naknadno povećanje aktivnog CRY i PER) i defosforilacija kazein-kinaze 1 epsilon, što rezultira aktivnijom kinazom (i nižim nivoima aktivnog CRY i PER).
Kod miševa se pokazalo da kazein-kinaza 1 epsilon fosforilira i PER1 i PER2, kao i CRY1 i CRY2. Kazein-kinaza 1 rezultira cikličkom ekspresijom proteina oscilatora sisara, što omogućava mjerače vremena (sisarske oscilatore) za ćeliju: + Nivoi sisarskih proteina PER i CRY Nivo proteinaMeđurezultatOdgođeni rezultatZora (7 sati ujutro)Niska koncentracija proteina PER i CRY Per i Cry (gen) aktivno transkribovani i stimulirani transkripcijski faktori BMAL1 i CLOCKN/ASumrak (19 sati)Visoka koncentracija proteina PER i CRYVisoki nivoi proteina PER i CRY potiskuju transkripciju Per i Cry (gena)Kazein-kinaza 1 epsilon fosforilira PER i CRY, označavajući protein za razgradnju: koncentracija PER i CRY proteina se smanjuje.
Interakcije
Pokazalo se da kazein-kinaza 1 epsilon reaguje sa PER1, PER2, CRY1, CRY2, BMAL1, CLOCK, NPAS2 i AXIN1. PER1, PER2 i BMAL1 mogu biti direktno fosforilirani pomoću CK1ɛ, dok PER3, CRY1 i CRY2 mogu biti fosforilirani samo pomoću CK1ɛ kada su povezani sa PER1 ili PER2.
Inhibitori Biotehnološke kompanije su proizvele nekoliko inhibitora kako bi olakšale istraživanje o funkciji kazein-kinaze 1 epsilon. Testiranje sa CK1ε inhibitorima je potvrdilo uključenost CK1ε u različite procese, posebno u regulaciji cirkadijskih ritmova.
Pf-670462 i PF-4800567 PF-670462, koji je razvio Pfizer, dobro je okarakterisan inhibitor i CK1ε i CK1δ za koji se pokazalo da produžava period cirkadijskih ritmova kada se daje in vitro fibroblastima pacova i COS ćelijama i miševima in vivo. PF-4800567, koji je takođe razvio Pfizer, je specifičan inhibitor CK1ε. Međutim, njegova sposobnost da produži cirkadijske ritmove je slabija od one kod PF-670462 i kod modela "in vitro" fibroblasta pacova i "in vivo" modela miševa. Mehanizmi inhibicije PF-670462 i PF-4800567 se također razlikuju između ove dvije molekule. PF-670462 održava CK1ε/δ sa DFG motivom okrenutim prema unutra, dok PF-4800567 hidrofobno stupa u interakciju sa CK1ε/δ okretanjem DFG motiv prema van, što ukazuje na kinazu tip-II.
IC261 IC261 je inhibitor koji cilja na ATP-vezujuće mjesto i CK1δ i CK1ε. Slično tome, pokazalo se da produžava cirkadijski period kod fibroblasta pacova, a uključen je u terapije za liječenje karcinoma pankreasa i neuroblastomskih karcinoma.
Ostali Za ostale CK1 inhibitore, kao što su D4476 i analozi pirazolopiridina, od kojih oba ciljaju CK1δ, okarakterizirano je da imaju terapeutske sposobnosti; međutim, njihovi korisni efekti nisu dobro proučeni i mogu proizaći iz drugih ćelijskih ciljeva.
Također pogledajte Kazein-kinaza 1 Dubletime Homenklatura gena CSNK1D CSNK1E
Reference
Kategorija:Proteinske kinaze Kategorija:Geni na hromosomu 22 Kategorija:Ljudski proteini Kategorija:Proteomika