Loading article…
| コリンキナーゼ | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.7.1.32 | ||||||||
| CAS番号 | 9026-67-9 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
| |||||||||
コリンキナーゼ（ CK、ChoK、コリンホスホキナーゼとも呼ばれる）は、ホスファチジルコリン（PC）生合成のコリン経路における最初の反応を触媒する酵素です。この反応では、アデノシン三リン酸（ATP）からコリンへのリン酸基の移動により、ホスホコリンが形成されます。
- ATP + コリンADP + O-ホスホコリン
したがって、この酵素の2つの基質はATPとコリンであり、2つの生成物はアデノシン二リン酸（ADP）とO-ホスホコリンです。コリンキナーゼは、この反応の補因子としてマグネシウムイオン（+2）を必要とします。[1]この酵素は転移酵素のファミリーに属し、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。この酵素の最初の詳細な調査は1962年にMcCamenによって行われ、脳が哺乳類組織の中で最も豊富な酵素であることが示されました。関連酵素であるエタノールアミンキナーゼは、コリンキナーゼと共精製される傾向があるため、2つの活性は単一のタンパク質上の2つの異なる活性部位によって媒介されていると考えられます。 [2]この酵素クラスの体系的な名前はATP：コリンホスホトランスフェラーゼです。これらの酵素は、グリシン、セリン、スレオニン代謝およびグリセロリン脂質代謝に関与しています。哺乳類細胞では、酵素は3つのアイソフォーム、CKα-1、CKα-2、CKβとして存在します。これらのアイソフォームは、CHKAとCHKBという2つの別々の遺伝子によってコードされており、ホモ二量体、ヘテロ二量体、オリゴマーの形でのみ活性化します。[3]
構造研究
2007 年末現在、このクラスの酵素については 6 つの構造が解明されており、PDBアクセス コードは 1NW1、2CKO、2CKP、2CKQ、2I7Q、2IG7 です。
C. elegans由来のCKα-2は、各モノマーが2つのドメインで構成された二量体酵素です。活性部位は2つのドメインの間にあります（下図参照）。その全体構造は、真核 生物のタンパク質キナーゼファミリーのメンバーに似ています。哺乳類のコリンキナーゼは、溶液中で二量体または四量体のいずれかの形で存在します。[4] [5] CKα-2の構造研究により、CKファミリーの酵素に保存された残基は、基質結合だけでなく、触媒的に重要な残基の安定化にも重要な役割を果たしている可能性があることが示唆されています。[6]
黄色サブユニットのS字型ループとシアンサブユニットのヘリックスAおよびストランド4に続くループとの間の二量体界面に関与する残基の拡大図。直接の塩橋、水素結合、またはファンデルワールス相互作用に関与する残基のみが示されている。塩橋と水素結合は破線、黄色サブユニットの残基のラベルは赤、シアンサブユニットの残基のラベルは青。[6]
機構
コリンキナーゼが反応するメカニズムについてはあまり知られていないが、酵素の構造解明における最近の進歩により、科学者は以前よりもはるかに多くの洞察を得ることができた。CKの構造は真核生物のタンパク質キナーゼファミリーの構造と非常に似ているため、ATP とコリンの結合ポケットの位置が提案されている。これらは以下の図に示されている。[引用が必要]
提案されたATP結合部位
この図では、アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼであるAPH(3′)-IIIaとCKの間に類似点が見られます。[要出典]
コリン結合部位の提案
このメカニズムの提案は、真核生物のタンパク質キナーゼに関するメカニズム研究に基づいてなされた。CKα-2メカニズムでは、最初にATPが結合し、次にコリンが結合し、次にリン酸基の転移が起こると提案されている。その後、生成物であるO-ホスホコリンが放出され、続いてADPが放出される。[7]
進化
研究者らは、構造的に類似した酵素であるCKα-2、APH(3′)-IIIa、PKAを詳細に研究した結果、PKAは他の酵素に比べて構造コアへの挿入が少ないことを観察した。この背景から、CKα-2はPKAから進化し、より多くの構造要素が付加されたと考えられている。[8]
生物学的機能
コリンキナーゼは、ホスホコリンの形成を触媒し、ホスファチジルコリン生合成の重要なステップとなる。ホスファチジルコリンは真核生物の膜中の主要なリン脂質である。ホスファチジルコリンは、真核生物において、コレステロールの体内輸送を促進したり、セカンドメッセンジャーの生成の基質として、またいくつかの膜関連酵素の活性の補因子として働くなど、さまざまな機能に重要である。[9] CKはまた、別の重要な膜リン脂質であるスフィンゴミエリンの生成や細胞増殖の調節にも重要な役割を果たしている。[10]
CKからのホスホコリンの産生は、有糸分裂誘発に関連するシグナル伝達経路に必要である。また、CKはヒト乳腺上皮細胞の増殖に重要な役割を果たすこともわかっている。[11]
タンパク質シャペロンとしてのコリンキナーゼα
コリンキナーゼαはタンパク質シャペロンとして作用します。[12]キナーゼはシャペロンとして機能することができ、シャペロンとして機能する可能性のある他のキナーゼがまだ特定されていない可能性があります。コリンキナーゼα（CKα）は前立腺癌で過剰発現し、前立腺癌の主な原因であるアンドロゲン受容体（AR）と物理的に相互作用します。CHKAの機能を無効にすることで、研究者はAR機能と前立腺癌の増殖を阻害することができました。
CKα-1およびCKβアイソフォームを用いた生体内研究では、各アイソフォームが異なる生化学的経路に関与している可能性が示唆されている。CKβはエタノールアミンのリン酸化の触媒として主要な役割を果たし、CKα-1はコリンとエタノールアミンの両方のリン酸化を触媒する。[13] ShRNAを介した生体内CKαの枯渇は、前立腺腫瘍異種移植の成長を減少させることが示されている[12]
疾患の関連性
腫瘍形成活性とCKα-1
CKα-1の過剰発現は癌と関連していることがわかっています。癌細胞株で行われた最近の研究では、 CKα-1が乳癌細胞で過剰発現していることが示されています。これにより、乳房にホスホコリンが蓄積し、悪性腫瘍を引き起こします。[14]
大腸癌、ヒト肺癌、前立腺癌を用いた研究では、これらの細胞では正常な非癌細胞と比較してCKα-1の過剰発現によってCKがアップレギュレーションされていることが明らかになりました。[15]
これに対する一つの説明として、CKα-1 がタンパク質キナーゼ Bのリン酸化、特にセリン 473 末端のリン酸化の調節に役立っていることが挙げられます。その結果、CKα-1 の高レベルの発現と活性は細胞の成長と生存を促進します。[16] CKα-1 の活性増加が癌に関連しているという観察に基づき、CKα-1 は腫瘍バイオマーカーとして、また腫瘍の診断と進行の追跡に有望な用途があります。すべてのヒト癌細胞は、この特定の酵素のレベルが上昇していることが示されています。[15]
筋ジストロフィーとCKβ
CKβノックアウトマウスモデルを用いた研究では、CKβ活性の欠陥が後肢筋のホスファチジルコリン（PC）含有量の減少につながることが示されています。しかし、これはホスホエタノールアミン（PE）含有量には影響しません。[17]
その結果、PC/PE比が低下し、肝臓の膜の完全性が損なわれる。[18]この膜電位の低下はミトコンドリアの機能不全につながる。CKはPCの生合成に必要であるが、CKは通常過剰に存在するため、一般的には律速段階とは見なされていない。[19]しかし、研究者らは、CKβノックアウトマウスモデルの後肢筋で見られるCKの活性低下により、CKが骨格筋の律速酵素である可能性が高いと結論付けている。これは、CKβの欠陥が筋肉でのPC合成の低下につながり、筋ジストロフィーを引き起こす可能性があることを示唆している。[17]これらの結果は、CKがPCの恒常性維持に重要な役割を果たしている可能性があることを示唆している。 [20]
参考文献
- ^ Wu G、 Vance DE (2010年8月)。「コリンキナーゼとその機能」。生化学と細胞生物学。88 (4): 559–64。doi :10.1139/O09-160。PMID 20651826 。
- ^ Spanner S、Ansell GB (1978)。「ラット前脳の神経終末細胞質におけるコリンおよびエタノールアミンキナーゼ活性」脂質代謝酵素。実験医学生物学の進歩。第 101 巻。pp. 237–45。doi : 10.1007/ 978-1-4615-9071-2_23。ISBN 978-1-4615-9073-6. PMID 208357。
- ^ Aoyama C, Liao H, Ishidate K (2004年5月). 「哺乳類細胞におけるコリンキナーゼアイソフォームの構造と機能」.脂質研究の進歩. 43 (3): 266–81. doi :10.1016/j.plipres.2003.12.001. PMID 15003397.
- ^ Porter TJ、Kent C (1990 年1月)。「ラット肝臓からのコリン/エタノールアミンキナーゼの精製と特性評価」。The Journal of Biological Chemistry。265 ( 1): 414–22。doi : 10.1016/S0021-9258(19)40246-9。PMID 2152925 。
- ^ Uchida T, Yamashita S (1992年5月). 「哺乳類コリンキナーゼをコードするcDNAの分子クローニング、特性評価、および大腸菌での発現」. The Journal of Biological Chemistry . 267 (14): 10156–62. doi : 10.1016/S0021-9258(19)50213-7 . PMID 1577786.
- ^ ab Peisach D, Gee P, Kent C, Xu Z (2003年6月). 「コリンキナーゼの結晶構造は真核生物のタンパク質キナーゼフォールドを明らかにする」. Structure . 11 (6): 703–13. doi : 10.1016/S0969-2126(03)00094-7 . PMID 12791258.
- ^ McKay GA、Wright GD (1995 年 10 月)。「アミノグリコシドホスホトランスフェラーゼタイプ IIIaの運動メカニズム。Theorell-Chance メカニズムの証拠」。The Journal of Biological Chemistry。270 ( 42): 24686–92。doi : 10.1074 /jbc.270.42.24686。PMID 7559583 。
- ^ Hon WC、McKay GA、Thompson PR、Sweet RM、Yang DS、Wright GD、Berghuis AM (1997 年 6 月)。「アミノグリコシド系抗生物質耐性に必要な酵素の構造は、真核生物のタンパク質キナーゼとの相同性を明らかにする」。Cell。89 ( 6 ) : 887–95。doi : 10.1016 / S0092-8674(00)80274-3。PMID 9200607。S2CID 13251696。
- ^ Kent C (1990). 「ホスファチジルコリン生合成の調節」.脂質研究の進歩. 29 (2): 87–105. doi :10.1016/0163-7827(90)90010-I. PMID 1965552.
- ^ Janardhan S、Srivani P、Sastry GN (2006)。「コリンキナーゼ：がんの 重要な標的」。Current Medicinal Chemistry。13 ( 10): 1169–86。doi : 10.2174 /092986706776360923。PMID 16719778 。
- ^ ラミレス・デ・モリーナ A、バニェス＝コロネル M、グティエレス R、ロドリゲス＝ゴンサレス A、オルメダ D、メギアス D、ラカル JC (2004 年 9 月)。 「コリンキナーゼの活性化は、初代ヒト乳房上皮細胞の増殖と乳房腫瘍の進行にとって重要な要件です。」がん研究。64 (18): 6732–9。土井：10.1158/0008-5472.CAN-04-0489。PMID 15374991。S2CID 14747787 。
- ^ ab Asim M, Massie CE, Orafidiya F, Pértega-Gomes N, Warren AY, Esmaeili M, et al. (2016年5月). 「アンドロゲン受容体シャペロンおよび前立腺がんの治療標的としてのコリンキナーゼα」国立がん研究所誌. 108 (5): djv371. doi :10.1093/jnci/djv371. PMC 4849803. PMID 26657335.
- ^ Gallego-Ortega D、Gómez del Pulgar T、Valdés-Mora F、Cebrián A、Lacal JC (2011)。「ヒトコリンキナーゼαおよびβの発がんへの関与：脂質代謝と生物学的機能における異なる役割」。Advances in Enzyme Regulation。51 ( 1): 183–94。doi :10.1016/j.advenzreg.2010.09.010。PMID 21035492 。。
- ^ Eliyahu G、Kreizman T、 Degani H (2007年4 月)。「乳がんのバイオマーカーとしてのホスホコリン: 分子および生化学的研究」。International Journal of Cancer。120 ( 8): 1721–30。doi : 10.1002 /ijc.22293。PMID 17236204。S2CID 24802164 。
- ^ ab ラミレス・デ・モリーナ A、ロドリゲス＝ゴンサレス A、グティエレス R、マルティネス＝ピニェイロ L、サンチェス J、ボニーラ F、ロセル R、ラカル J (2002 年 8 月)。 「コリンキナーゼの過剰発現は、ヒトの腫瘍由来細胞株、肺がん、前立腺がん、およびヒトの結腸直腸がんによく見られる特徴です。」生化学および生物物理学研究コミュニケーション。296 (3): 580-3。土井：10.1016/S0006-291X(02)00920-8。PMID 12176020。
- ^ Chua BT、Gallego-Ortega D、Ramirez de Molina A、Ullrich A、Lacal JC、Downward J (2009 年 12 月)。「乳がん細胞におけるコリンキナーゼによる Akt(ser473) リン酸化の 調節」。Molecular Cancer。8 : 131。doi : 10.1186 / 1476-4598-8-131。PMC 2806310。PMID 20042122。
- ^ ab Wu G、Sher RB、Cox GA、Vance DE ( 2009年 5 月)。「マウスにおけるコリンキナーゼベータの欠失によって引き起こされる筋ジストロフィーの理解」。Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - 脂質の分子および細胞生物学。1791 (5): 347–56。doi :10.1016/ j.bbalip.2009.02.006。PMID 19236939 。
- ^ Li Z、Agellon LB、Allen TM、Umeda M、Jewell L、Mason A、Vance DE (2006 年 5 月)。「ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンの比率が膜の完全性と脂肪肝炎に影響を与える」。 細胞代謝。3 ( 5): 321–31。doi : 10.1016/ j.cmet.2006.03.007。PMID 16679290。
- ^ ヴァンス、デニス; ヴァンス、ジーン (2008)。「真核生物におけるリン脂質の生合成」。ヴァンス、デニス E.、ヴァンス、ジーン E. (編)。脂質、リポタンパク質、膜の生化学。エルゼビア。pp. 213–244。doi : 10.1016/ B978-044453219-0.50010-6。ISBN 978-0-444-53219-0。
- ^ Mori N, Glunde K, Takagi T, Raman V, Bhujwalla ZM (2007 年 12 月). 「コリンキナーゼのダウンレギュレーションは乳がん細胞における 5-フルオロウラシルの効果を高める」. Cancer Research . 67 (23): 11284–90. doi :10.1158/0008-5472.CAN-07-2728. PMID 18056454.
さらに読む
- Hayashi SI, Lin EC (1967年3月). 「大腸菌由来グリセロールキナーゼの精製と特性」. The Journal of Biological Chemistry . 242 (5): 1030–5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)96228-9 . PMID 5335908.
- Wittenberg J, Kornberg A (1953年5月). 「コリンホスホキナーゼ」. The Journal of Biological Chemistry . 202 (1): 431–44. doi : 10.1016/S0021-9258(19)57144-7 . PMID 13061469.
