セラミドキナーゼ

酵素学では、セラミドキナーゼ（ CERKとも略される）（EC 2.7.1.138）は、化学反応を触媒する酵素です。

ATP + セラミドADP + セラミド 1-リン酸${\displaystyle \rightleftharpoons }$

したがって、この酵素の2 つの基質はATPとセラミドであり、2 つの生成物はADPとセラミド-1-リン酸 です。

この酵素は転移酵素ファミリーに属し、具体的にはアルコール基を受容体としてリン含有基を転移する酵素（ホスホトランスフェラーゼ）に属します。この酵素クラスの系統名はATP:セラミド 1-ホスホトランスフェラーゼです。この酵素はアシルスフィンゴシンキナーゼとも呼ばれます。この酵素はスフィンゴ脂質代謝に関与します。

CERKはCERK遺伝子によってコードされています。CERK遺伝子はヒト染色体22q13に位置し、13のエクソンを含み、長さは約4.5kbです。^{[1] CERKは、} N末端プレクストリン相同性（PH）ドメインとジアシルグリセロールキナーゼドメインを含むスフィンゴシンキナーゼI型と 配列相同性を共有しています。 杉浦らによる発現配列タグ（EST）のBLAST検索^[1]では、キイロショウジョウバエ、線虫、イネなどの他の真核生物にも相同CERK遺伝子があることを示す結果が得られました。マウス相同遺伝子も クローン化されています。

ヒト CERK の完全な遺伝子は 4459bp から成り、123bp の5'-非翻訳領域、2772bp の3'-非コード領域、および 1611bp のオープンリーディングフレームで構成されています。CERK の配列分析では、次の翻訳後修飾部位が存在することが示唆されています: 4 つの N-グリコシル化部位、15 のリン酸化部位、5 つのプレニル化部位、および 2 つのアミド化部位。マウス CERK の完全な遺伝子はわずかに異なり、1593bp のオープンリーディングフレームを含んでいます。オープンリーディングフレームの長さが短くなったため、2 つのプレニル化部位と 1 つのアミド化部位が失われています。

ヒトCERKでは、レチノイン酸応答エレメント (RARE) 様が -40bp から -28bp の間に存在し、TCCCCG C CGCCCG という配列を含む。RARE 様はCERK の転写調節に関与している。オールトランスレチノイン酸(ATRA)の存在下では、ニワトリ卵白アルブミン上流プロモーター転写因子I (COUP-TFI)、レチノイン酸受容体(RAR _α )、レチノイド X 受容体(RXR _α ) が 5H-SY5Y 細胞中の CERK の RARE 様に結合すると考えられている。しかし、CERK の発現は細胞株ごとに異なる。SH -SY5Y神経芽細胞腫細胞とは対照的に、HL60白血病細胞は ATRA の存在下でも CERK の結合を示さなかった。これは、RAR _α、RXR _α 、および COUP-PTIの差次的発現がさまざまな細胞株における転写レベルを決定する可能性があることを示唆している。^[2]

CERKは、ヒトでは537アミノ酸（マウスでは531アミノ酸）の酵素である。^{[1] CERKは1989年に}脳細胞のシナプス小胞と共に精製され たときに初めて発見された。 ^{[3]発見されたとき、CERKはμM}濃度のカルシウム陰イオン の存在下で機能するセラミドキナーゼであると提案された。^{[3] [4]} CERKにはカルシウム結合部位がないため、CERKの制御機構は十分に理解されていなかった。後にCERKはカルシウム存在下でカルモジュリンに結合することが確認され、カルモジュリンは最初にカルシウムに結合し、次にCERKに結合することが示された。 ^[5] 結合すると、CERKは活性化し、セラミドをリン酸化することができる。^[5] カルモジュリンの結合は、CERKのアミノ酸420と437の間で、推定1-8-14Bカルモジュリン結合モチーフで起こる。 CERK の結合モチーフには、leu -422、phe -429、leu-435 が含まれており、それぞれカルモジュリンが結合する 1 番目、8 番目、14 番目の疎水性アミノ酸に対応しています。Phe -429 の変異によりカルモジュリンの結合が弱くなり、Phe-331 または Phe-335 の変異により結合が完全に妨げられます。

CERKの活性は主にヒト好中球^[6]、^[7]、 大脳 顆粒細胞^[8]、および上皮由来肺細胞^[9]で観察されています。 不活性な場合、CERKは細胞の細胞質内に浮遊しています。 ^{[10] CERKは}インターロイキン-1β によって活性化されると、^[9]トランスゴルジ体に局在し、^[11]そこからおそらく細胞膜に送達されます。^{[10]活性化によりCERKが}エンドソーム 内に局在する可能性もあります。^[11] CERKのPHドメインは、この局在に不可欠な役割を果たしています。^[10] トランスゴルジ体に局在すると、CERKはトランスゴルジ体に局在している細胞質ホスホリパーゼA2（cPLA ₂ ）を活性化します。 cPLA ₂の活性化により膜リン脂質が加水分解され、アラキドン酸が生成される。^{[12]セラミドキナーゼは、}ショウジョウバエのホスホリパーゼ CホモログであるNORPA から生成されるホスファチジルイノシトール 4,5-ビスリン酸(PIP2)の局在とレベルを制御することも実証されている。^[13] エンドソームとトランスゴルジへの局在に加えて、CERK はA549 細胞のCOX-2の局在部位でミトコンドリア外膜に局在することがわかっている。^[11]

脂質キナーゼであるCERKは、セラミドのリン酸化を担っています。CERKは複数のセラミド種をリン酸化することができます。CERKはC2、C20、C22、C24セラミドをリン酸化しますが、基質特異性は非常に低いです。対照的に、CERKはC6、C8、C16セラミドに対して最も大きな基質特異性を持っており、スフィンゴシン基の位置が特異性に役割を果たしていることを示しています。^{[1] [11]}ジヒドロセラミドもCERKによってリン酸化されますが、その程度はより低くなります。C6セラミドとは対照的に、CERKはC6ジヒドロセラミドに対しては低い特異性を持っていますが、C8ジヒドロセラミドに対しては高い特異性を持っています- ^{[1] [11]} セラミド輸送タンパク質（CERT）は、リン酸化のためにセラミドをCERKに輸送します。セラミドのリン酸化によってセラミド-1-リン酸（C-1-P）が生成され、cPLA2のトランスゴルジへの局在が促進され、CERKがcPLA2を活性化できるようになると考えられています。^[11]

C-1-Pの産生は細胞の生存と増殖を促進します。C-1-Pは線維芽細胞でDNA合成を促進することが示されています。^[14] C-1-Pはまた、カスパーゼ9 /カスパーゼ3経路を阻害し、マクロファージでのDNA断片化を防ぐことでアポトーシスを防ぎます。これは、C-1-Pが酸性スフィンゴミエリナーゼと相互作用し、その機能を阻害することで起こると考えられています。その結果、セラミド産生が減少し、アポトーシスが妨げられます。最近、CERKを介したセラミドのリン酸化が筋芽細胞の増殖を刺激することが示されています。C-1-Pはグリコーゲン合成酵素キナーゼ3βと網膜芽細胞腫タンパク質のリン酸化を永続させ、細胞周期のG1期からM期への移行に寄与することが実証されています。さらに、C-1-Pの産生はサイクリンDの発現増加をもたらすようです。^{[15] CERKは、}ホスファチジルイノシトール3キナーゼ/ Akt（PI3K/Akt）、ERK1 / 2、mTOR を活性化する能力があることが実証されています。^[15] CERKは、細胞増殖の活性化を促進するシグナル伝達分子を産生する能力と、PI3K/AktおよびmTORとの相互作用から、CERK発現の制御不全が癌につながる可能性があることが示唆されています。[要^{出典]ショウジョウバエ}では、Dasguptaらは2009年に、CerKがプロアポトーシスセラミド活性を高め、それが今度は光受容細胞のアポトーシスターンオーバーを促進することを報告しました。^[16]

細胞の生存と増殖に加えて、CERKは他の多くのプロセスに関与していると考えられています。CERKはC-1-P産生を介して 脂質ラフト構造の変化に関与し、多形核白血球のファゴソーム形成に寄与していると考えられています。^{[17] CERKは、}肥満細胞 のカルシウム依存性脱顆粒にも関与していることがわかっています。^{[5] [18]}