Proteina chinasi Rho-associata - Rho-associated protein kinase
| MUSICA ROCK | |
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 Struttura cristallina della ROCCIA umana I
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| Identificatori | |
| Simbolo | Proteina chinasi Rho-associata |
| Alt. simboli | Proteina chinasi contenente Rho-associata, coiled-coil |
| gene NCBI | 579202 |
| Altri dati | |
| numero CE | 2.7.11.1 |
La proteina chinasi Rho-associata ( ROCK ) è una chinasi appartenente alla famiglia delle serina-treonina chinasi AGC (PKA/PKG/PKC) . È coinvolto principalmente nella regolazione della forma e del movimento delle cellule agendo sul citoscheletro .
Le ROCK ( ROCK1 e ROCK2 ) si trovano nei mammiferi (uomo, ratto, topo, mucca), pesce zebra, Xenopus , invertebrati ( C. elegans , zanzara, Drosophila ) e pollo. Human ROCK1 ha una massa molecolare di 158 kDa ed è un importante effettore a valle della piccola GTPasi RhoA . Mammifero ROCK è costituito da un dominio chinasi, una regione coiled-coil e un dominio di omologia Pleckstrin (PH), che riduce l'attività chinasica delle ROCK da una piega intramolecolare autoinibitoria se RhoA-GTP non è presente.
Le ROCK di ratto sono state scoperte come i primi effettori di Rho e inducono la formazione di fibre di stress e adesioni focali fosforilando MLC (catena leggera della miosina). A causa di questa fosforilazione , aumenta il legame all'actina della miosina II e, quindi, la contrattilità . Sono state identificate due isoforme di topo ROCK ROCK1 e ROCK2. ROCK1 è espresso principalmente nei polmoni , nel fegato , nella milza , nei reni e nei testicoli . Tuttavia, ROCK2 è distribuito principalmente nel cervello e nel cuore .
La proteina chinasi C e la proteina chinasi Rho-associata sono coinvolte nella regolazione dell'assunzione di ioni calcio; questi ioni calcio, a loro volta, stimolano una chinasi della catena leggera della miosina, forzando una contrazione.
Funzione
ROCK svolge un ruolo in un'ampia gamma di diversi fenomeni cellulari, poiché ROCK è una proteina effettrice a valle della piccola GTPasi Rho , che è uno dei principali regolatori del citoscheletro .
1. ROCK è un regolatore chiave dell'organizzazione dell'actina e quindi un regolatore della migrazione cellulare come segue:
Diversi substrati possono essere fosforilati da ROCK, tra cui LIM chinasi , catena leggera della miosina (MLC) e fosfatasi MLC . Questi substrati, una volta fosforilati, regolano l'organizzazione e la contrattilità dei filamenti di actina come segue:
- Quantità di filamenti di actina
ROCK inibisce indirettamente la depolimerizzazione dei filamenti di actina: ROCK fosforila e attiva la chinasi LIM , che a sua volta fosforila ADF/cofilina , inattivando così la sua attività di depolimerizzazione dell'actina. Ciò si traduce nella stabilizzazione dei filamenti di actina e nell'aumento del loro numero. Pertanto, nel tempo i monomeri di actina necessari per continuare la polimerizzazione dell'actina per la migrazione diventano limitati. L'aumento dei filamenti di actina stabile e la perdita di monomeri di actina contribuiscono a ridurre la migrazione cellulare.
- Contrattilità cellulare
ROCK regola anche la migrazione cellulare promuovendo la contrazione cellulare e quindi i contatti cellula-substrato. ROCK aumenta l'attività della proteina motoria miosina II attraverso due diversi meccanismi:
- In primo luogo, la fosforilazione della catena leggera della miosina ( MLC ) aumenta l' attività dell'ATPasi della miosina II . Pertanto diverse miosine attive e in bundle, che sono attive in modo asincrono su diversi filamenti di actina, muovono i filamenti di actina l'uno contro l'altro, con conseguente accorciamento netto delle fibre di actina.
- In secondo luogo, ROCK inattiva la fosfatasi MLC , portando ad un aumento dei livelli di MLC fosforilata.
Quindi in entrambi i casi, l'attivazione di ROCK da parte di Rho induce la formazione di fibre di stress di actina , fasci di filamenti di actina di polarità opposta, contenenti miosina II, tropomiosina, caldesmon e MLC-chinasi, e di conseguenza di contatti focali, che sono punti di adesione a base di integrine immature con il substrato extracellulare.
2. Altre funzioni e obiettivi
- RhoA-GTP stimola l'attività fosfolipide fosfatasi di PTEN ( fosfatasi e tensina omologo), una proteina soppressore del tumore umano . Questa stimolazione sembra dipendere dal ROCK. In questo modo, il PTEN è importante per prevenire la divisione cellulare incontrollata come si manifesta nelle cellule tumorali.
- ROCK svolge un ruolo importante nel controllo del ciclo cellulare, sembra inibire la separazione prematura dei due centrioli in G1, e si propone sia necessario per la contrazione del solco di scissione, necessario per il completamento della citochinesi .
- Le rocce sembrano anche antagonizzare la via di segnalazione dell'insulina , determinando una riduzione delle dimensioni delle cellule e influenzando il destino delle cellule.
- LE ROCCE svolgono un ruolo nel blebbing della membrana , un cambiamento morfologico osservato nelle cellule impegnate nell'apoptosi . La proteasi pro-apoptotica, caspasi 3, attiva l'attività della chinasi ROCK scindendo il dominio PH C-terminale. Di conseguenza, la piega intramolecolare autoinibitoria di ROCK viene abolita. ROCK regola anche la fosforilazione MLC e la contrattilità dell'actomiosina, che regolano il blebbing della membrana.
- Le rocce contribuiscono alla retrazione dei neuriti inducendo il collasso del cono di crescita attivando la contrattilità dell'actomiosina. È anche possibile che la fosforilazione della proteina 2 del mediatore della risposta della collapsin (CRMP2) da parte di ROCK inibisca la funzione CRPM2 di promuovere la crescita degli assoni, con conseguente collasso del cono di crescita.
- Le ROCK regolano l'adesione cellula-cellula: la perdita di attività ROCK sembra portare alla perdita dell'integrità della giunzione stretta nelle cellule endoteliali. Nelle cellule epiteliali l'inibizione di ROCK sembra diminuire l'integrità della giunzione stretta. La ROCK attiva in queste cellule sembra stimolare l'interruzione dei contatti cellula-cellula mediati da E-caderina attivando la contrattilità dell'actomiosina.
3. Altri obiettivi ROCK
- NHE1 (uno scambiatore di sodio idrogeno, coinvolto nelle adesioni focali e nell'organizzazione dell'actina)
- proteine dei filamenti intermedi: Vimentina, GFAP (proteina acida fibrillare gliale), NF-L (proteina del neurofilamento L)
- Proteine leganti l'F-actina: Adducin, EF-1 e alfa (fattore di allungamento, cofattore di traduzione), MARCKS (substrato di chinasi C ricco di alanina miristilata), Caponina (funzione sconosciuta) ed ERM (coinvolto nel legame del citoscheletro di actina al membrana plasmatica).
omologhi
| Proteina chinasi 1 . associata a Rho, contenente coiled-coil | |||||||
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| Identificatori | |||||||
| Simbolo | ROCK1 | ||||||
| gene NCBI | 6093 | ||||||
| HGNC | 10251 | ||||||
| OMIM | 601702 | ||||||
| SeqRif | NM_005406 | ||||||
| UniProt | Q13464 | ||||||
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| Proteina chinasi 2 . associata a Rho, contenente coiled-coil | |||||||
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| Identificatori | |||||||
| Simbolo | ROCK2 | ||||||
| gene NCBI | 9475 | ||||||
| HGNC | 10252 | ||||||
| OMIM | 604002 | ||||||
| SeqRif | NM_004850 | ||||||
| UniProt | O75116 | ||||||
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Le due isoforme di ROCK di topo, ROCK1 e ROCK2, hanno un'elevata omologia . Hanno il 65% di sequenze di amminoacidi in comune e il 92% di omologia all'interno dei loro domini chinasi.
Le ROCK sono omologhe ad altre metazoi chinasi come la distrofia miotonica chinasi ( DMPK ), le chinasi leganti la proteina 42 ( Cdc42 ) di controllo della divisione cellulare correlata alla DMPK (MRCK) e la chinasi di cedro. Tutte queste chinasi sono composte da un dominio chinasi N-terminale, una struttura a spirale e altri motivi funzionali al C-terminale
Regolamento
ROCK è una molecola effettrice a valle della Rho GTPasi Rho che aumenta l'attività della chinasi ROCK quando è legata ad essa.
autoinibizione
L'attività di ROCK è regolata dall'interruzione di un'autoinibizione intramolecolare. In generale, la struttura delle proteine ROCK consiste in un dominio chinasi N-terminale, una regione a spirale e un dominio PH contenente un dominio ricco di cisteina (CRD) al C-terminale. Un dominio Rho-binding (RBD) si trova nelle immediate vicinanze proprio di fronte al dominio PH.
L'attività chinasica è inibita dal legame intramolecolare tra il cluster C-terminale del dominio RBD e il dominio PH al dominio chinasico N-terminale di ROCK. Pertanto, l'attività della chinasi è disattivata quando ROCK è ripiegato intramolecolarmente. L'attività della chinasi viene attivata quando Rho-GTP si lega al dominio Rho-binding di ROCK, interrompendo l'interazione autoinibitoria all'interno di ROCK, che libera il dominio della chinasi perché ROCK non è più piegato intramolecolarmente.
Altri regolatori
È stato inoltre dimostrato che Rho non è l'unico attivatore di ROCK. ROCK può anche essere regolato dai lipidi, in particolare l' acido arachidonico , e dall'oligomerizzazione delle proteine , che induce la transfosforilazione N-terminale.
Inibitori
Malattia
La ricerca negli ultimi due decenni ha dimostrato che la segnalazione ROCK svolge un ruolo importante in molte malattie tra cui malattie cardiovascolari , malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer , il morbo di Parkinson , la sclerosi laterale amiotrofica e il cancro . Ad esempio, è stato ipotizzato che ROCK svolga un ruolo importante negli effetti pleiotropici delle statine . ROCK1/2 insieme alle chinasi MRCKα/β sono state implicate nella plasticità della migrazione delle cellule tumorali, il fenomeno che conferisce un vantaggio di sopravvivenza alle cellule tumorali durante i trattamenti farmacologici ( resistenza ai farmaci ).
I ricercatori stanno sviluppando inibitori ROCK come RKI-1447 per il trattamento di varie malattie, compreso il cancro. Ad esempio, tali farmaci hanno il potenziale per prevenire la diffusione del cancro bloccando la migrazione cellulare, impedendo alle cellule cancerose di diffondersi nei tessuti vicini.