Cinasa: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
wikiformat |
|||
Línia 1:
Les cinases són un gran grup d’[[enzims]] del tipus [[transferasa]], o sigui, [[Biocatalitzador|biocatalitzadors]] la funció dels quals és accelerar i, per tant, facilitar reaccions en què es transfereixen [[grups funcionals]] d’una [[molècula]] a una altra que tenen lloc a la [[cèl·lula]], als [[Òrgan (anatomia)|òrgans]] i a tot l’organisme en general. En concret, les cinases s’encarreguen de realitzar la transferència dels [[grup fosfat|grups fosfat]], i per fer-ho necessiten un ió metàlic divalent com l’ió magnesi (Mg2+) o l’io manganès (Mn2+). ▼
[[Fitxer:Grup fosfat.png|thumbnail|dreta]]
La transferència de grups fosfat es realitza per mitjà d’un procés anomenat fosforilació i queda resumit en la reacció següent:<br />▼
Substrat + [[Adenosina_trifosfat|ATP]] → Substrat-(Pi) + [[ADP]]▼
[[Fitxer:Sin títuloFOSFORILACIO.png|thumbnail|dreta]]
▲Les '''cinases''' són un gran grup d’[[enzims]] del tipus [[transferasa]], o sigui, [[Biocatalitzador|biocatalitzadors]]
▲La transferència de grups fosfat es realitza per mitjà d’un procés anomenat fosforilació i queda resumit en la reacció següent:
▲Substrat + [[Adenosina_trifosfat|ATP]] → Substrat-(Pi) + [[ADP]]
Les cinases, doncs, s’encarreguen de catalitzar la fosforilació a nivell de substrat, procés en què l’energia utilitzada és aquella que s’allibera en trencar-se l’enllaç éster que uneix el grup fosfat i el donador de [[Grup fosfat|grups fosfat]], que principalment és l’ATP.
Existeixen molts tipus diferents de cinases. Per fer-nos-en una idea, el genoma humà conté, almenys, 500 gens que codifiquen per les cinases. Per això diem que constitueixen una macrofamilia d’enzims. Hi ha diverses classificacions possibles de les cinases, de les quals en destaquem dues:
** Aquelles que actuen sobre
** Aquelles que actuen sobre la resta de molècules, que generalment són menudes: [[lípids]], [[glúcids]], [[aminoàcids]] i [[nucleòtids]].
'''2. Classificació en dues families''', cadascuna de les quals conté diversos grups: <br />▼
- Les cinases convencionals (ePKs). Existeixen vuit families:▼
* Grup AGC▼
* Grup CAMK▼
*** Grup
*** Grup
*** Grup
*** Grup
*** Grup
*** Grup
- Les cinases atípiques (aPKs). Són bastant diferents a les convencionals, estructuralment parlant. Existeixen quatre families: ▼
* Familia PDHK▼
▲
* Familia NDK▼
*** Familia
*** Familia
Generalment, el nom de les cinases depèn del substrat que fosforilen. Per exemple, en la fosforilació de la glucosa hi participa la glucocinasa i en la fosforilació d’una proteïna hi participa una proteïna cinasa. Això no obstant, existeix un altre sistema més nou i sistemàtic per designar-les, el número EC (de l’anglès: “Enzyme Commission number”). Aquest número consta d’una sèrie de dígits cadascun dels quals té un significat diferent. En el cas de les cinases, el codi que les identifica comença pel número 2, que indica que són de la classe transferasa. El següent número és un 7, el qual indica que pertanyen a la subclasse fosfotransferasa. El tercer i el quart dígit varien en funció de l’àtom acceptor i de l’acceptor, respectivament.
{|
|-
Linha 142 ⟶ 147:
|Ribosa fosfat pirofosfocinasa
|}
La importància de les cinases a l'organisme recau en el fet que l'activitat de multitud d'enzims ve determinada per la modificació de la seva estructura basada en l'addició o l'extracció de grups fosfat. Per aquest motiu, l'activitat d'alguns enzims augmenta quan estan fosforilats, encara que en altres enzims passa tot el contrari, que la seva activitat disminueix. Les cinases, doncs, en el cas dels enzims l'activitat dels quals augmenta quan són fosforilats, faciliten processos molt diferents de gran rellevància per l'organisme. Per exemple, les propietats de moltes proteïnes reguladores i senyalitzadores difereix segons el grau de fosforilació, de manera que la fosforilació pot tenir com a conseqüència l'al·losterisme de les mateixes. <br />
En resum, les cinases tenen una importància significativa per diversos motius. En primer lloc, augmenten el nivell energètic de diferents compostos moleculars, transformant-los en metabòlicament actius. En segon lloc, provoquen la generació de molècules d'ATP i GTP en les vies metabòliques i, per últim, modifiquen de forma covalent l'activitat dels enzims, convertint-se la fosforilació en un mecanisme general del control metabòlic a nivell molecular. Cal destacar també que les cinases tenen un paper rellevant en els processos de [[senyalització cel·lular]].
==Tipus de cinases==▼
▲===Classificació segons el substrat===
▲====Proteïnes cinases====
Les proteines cinasa són un tipus d'enzim cinasa que tenen com a substrat proteïnes, son reguladores de les funcions de la cèl·lula, i constitueixen una de les families genètiques més grans i més funcionals.
Actúen transferint un grup fosfat a la seva proteïna substrat específica, dirigint-ne l'activitat, localització i funció.
Linha 159 ⟶ 161:
Podem trobar-les a les cèlules animals, vegetals i als bacteris.
Totes les proteïnes cinasa<ref>http://www.cellsignal.com/reference/kinase/index.html</ref> tenen una estructura força semblant entre elles, constituïdes pel domini cinasa o domini catalític i pel domini regulador al que se li afegeix el substrat específic de cada proteïna cinasa.
[[Fitxer:Kinasas.png|thumb|Kinasas|Subunitat reguladora i subunitat catalítica de diferents cinases]]
Linha 166 ⟶ 168:
Dins del domini catalític o cinasa hi ha dos subdominis, el subdomini N-terminal (associat a unió de l'ATP)i el subdomini C-terminal (associat a la unió del pèptid).
Els grups fosfats són molècules perfectes per a la modificació de la funció de les proteïnes: tenen una càrrega molt negativa i poden formar molts ponts d'hidrogen. Quan un grup fosfat s'uneix o s'elimina d'una proteïna aquesta modifica la seva forma i flexibilitat, fet que pot canviar la seva funció o pot permetre que una altra proteïna la reconegui.
Les proteïnes cinasa s'utilitzen per adherir grups fosfat a altres proteïnes, s'encarreguen de transferir el fosfat terminal del ATP a un aminoàcid determinat de les seves proteïnes diana. Com ja hem dit abans, cada poteïna cinasa té una proteïna substrat específica (ho veurem més endavant).
Com acabem de veure, l'addició de grups fosfat a una proteïna pot canviar totalment el seu funcionament i la seva forma, cosa que pot ser perillosa per a la cèl·lula si no es controla adequadament.
És per això que la cèl·lula té els seus propis mecanismes per a regular les cinases, per assegurar-se que realitzen l'adhesió de fosfats en el lloc i el moment adequats.
Aquesta regulació pot fer-se per fosforilació per altres proteïnes cinasa; per reaccions en cascada en les que per a l'activació d'una proteïna cinasa de funció important, abans s'han d'haver activat moltes altres proteïnes; per l'adhesió de proteïnes activadores o inhibidores; per l'unió de petites molècules o pel control de la seva localització en la cèl·lula.
===
Són les cinases que actuen sobre substrats diferents a proteïnes. Aquests substrats poden ser:lípids, glúcids, aminoàcids i nucleòtids.
==
Existeixen les cinases convencionals (ePKs) i les cinases atípiques (aPKs). Les ePKs formen el grup més gran, de manera que es pot dividir en 8 subtipus o grups de famílies, cada un dels quals conté cinases amb seqüències semblants en els dominis catalítics, a més de semblances en la presència d’altres dominis i en els mètodes de regulació.<ref>http://www.uniprot.org/uniprot/P13678</ref>▼
▲Les ePKs formen el grup més gran, de manera que es pot dividir en 8 subtipus o grups de famílies, cada un dels quals conté cinases amb seqüències semblants en els dominis catalítics, a més de semblances en la presència d’altres dominis i en els mètodes de regulació.
===
Dins el grup de cinases convencionals hi trobem els següents grups:
====
Aquest grup de cinases, també conegudes com '''AGUS''' (Atypical Glandular Cells of Undetermined Significance), es denominen així en medicina per tal de designar un dels possibles resultats d’una prova de citologia de cèrvix o prova del Papanicolau.
Línia 193:
El grup de cinases AGC inclou:
* La família nucleòtid cíclic dependent (PKA i PKG)
* La família de la proteïna cinasa C
* La cinasa del receptor β-adrenèrgic (ARK)
▲* La família ribosòmica S6 i altres parents propers.
Aquest conjunt de cinases es caracteritzen per una forta preferència per la fosforilació de [[Residu (química)|residus]] Ser/Thr en les proximitats dels aminoàcids bàsics lisina i arginina.
Linha 206 ⟶ 202:
A més d’això, la PKA, la PKG i les cinases S6 tenen residus bàsics en posicions específiques N-terminal al lloc acceptor de fosfat. Les PKC i les RAC tenen substrats amb residus bàsics en ambdós costats del lloc acceptor, i les cinases de receptors acoblats a la proteïna G (ARK i parents) divergeixen d’aquesta en el fet que prefereixen els residus de substrat sintètic dins d’un ambient àcid.
La
====
Les cinases que formen part del grup CAMK es caracteritzen principalment en què la modulació de la seva activitat enzimàtica la porten a terme el calci i la calmodulina. És per això que la majoria de les que formen part d’aquest grup presenten la unió de Ca+2 o calmodulina a un petit domini C-terminal com a domini catalític.
La ''calmodulina''
Igual que succeeix amb el grup de les AGC, que estan estretament relacionats, les cinases del grup CAMK en general prefereixen substrats que contenen residus bàsics. Per posar un exemple, els enzims CaMK, MLCK, CDPK i l’AMPK actuen sobre substrats amb base de residus N-terminals per al lloc acceptor, mentre que els enzims EF2K i PHK prefereixen llocs on es troben residus bàsics a ambdós (N- i C- terminal al lloc acceptor).
====
El grup de les CMGC inclou les cinases dependents de ciclines (CDK), les proteïnes cinases activades per mitògens (MAP cinases), les cinases de glucogen sintasa (CSK) i cinases CDK similars. Es tracta d’un grup gran i essencial de cinases que es troben a tots els eucariotes.
=====
En el cas de les CDK, regulen la progressió de les diferents fases del [[cicle cel·lular]] gràcies a l’associació amb els seus socis d’activació, les ciclines. Estructuralment podríem dir que són heterodímers, ja que estan constituïts per la cinasa, que forma una subunitat, i la ciclina en qüestió, que forma l’altra subunitat.
Les '''ciclines''' són una família de proteïnes la funció de les quals, quan formen els complexes amb els enzims CDK, és fer que aquests activin la seva funció cinasa. Cada ciclina dóna especificitat a la seva CDK, i permet la regulació de la seva activitat cinasa. Això ho fa principalment mitjançant proteòlisi que depèn primer de la [[Proteasoma#Ubiquitinaci.C3.B3|ubiquitinació]] (marca per tal de ser degradades) i en segon lloc del seu transport cap al [[proteasoma]] (complex proteic que s’encarrega de degradar proteïnes). S’ha pogut veure que la concentració de ciclines varia al llarg del cicle cel·lular, i això implica que quan la concentració d’una determinada ciclina és baixa, la seva cinasa corresponent està inhibida i no realitza la seva funció. Alguns exemples d’aquests complexos que es formen són:
* La ciclina A s’uneix a la cinasa Cdk2 i la ciclina B a la cinasa Cdk1 i participen a la progressió de la fase S o de síntesi del cicle cel·lular.
Linha 227 ⟶ 223:
* La ciclina E s’uneix a la cinasa Cdk2 a la fase G1 del cicle cel·lular, ja que també és necessària pel pas de G1 a fase S.
És per això que la progressió dels tumors s’associen freqüentment amb alteracions genètiques o epigenètiques en les CDK.
======MAP cinases======▼
Les MAP cinases van ser descobertes durant la dècada dels 80 i, juntament amb les seves cinases fosforitzants ascendents immediates, es troben entre les molècules de transducció de senyals més estudiades. Aquestes juguen un paper clau en la regulació de molts processos cel·lulars. A més d’això, les cascades de MAP cinasa participen en el control de decisions de destí cel·lular com ara la proliferació, la diferenciació i la mort cel·lular.
En mamífers, s’han identificat tres grups principals de MAP cinases: la cinasa senyal relacionada amb l’espai extracel·lular (ERK), la cascada JNK i la cascada p38 MAP. El primer tipus és estimulat per senyals relacionats amb el creixement, mentre els altres dos són activats per una varietat d’estímuls d’estrès. En el cas de l’ERK, està implicada en la plasticitat neuronal de llarga durada, incloent la potenciació a llarg termini i la consolidació de la memòria.
======GSK3======▼
El tipus GSK3, inicialment descrit com un enzim clau implicat en el metabolisme del glicogen, ara també se sap que regula una gran diversitat de funcions. Una d’aquestes funcions és ser un component ben establert de la via Wnt, essencial per a l’establiment de tot el patró del cos durant el desenvolupament embrionari. La seva especificitat de substrat és inusual ja que la fosforilació eficaç de molts dels seus substrats requereix la presència d’un altre residu fosforitzat òptimament situat a quatre residus d’aminoàcids C-terminal al lloc de fosforilació de GSK3.
====
El grup de les CK1 és específic de les caseïna-cinasa (caseïna com a substrat per l’activitat cinasa). Representen un grup petit però essencial de ePKs, i es troben en tots els eucariotes.
Les CK1 dels mamífers fan la fosforilació a molts substrats diferents, com són algunes proteïnes reguladores importants que participen en el control de la diferenciació cel·lular, la proliferació, la segregació dels cromosomes i també els ritmes circadians. A més d’això, la desregulació i la introducció de mutacions a les seqüències de les CK1 s’han relacionat amb el càncer, amb les malalties neurodegeneratives, com la malaltia d’[[Alzheimer]] o el [[Malaltia_de_Parkinson|Parkinson]], i amb els [[trastorns del son]].
L’activitat d’aquest grup és modulada per estímuls extracel·lulars, per la interacció amb diverses estructures cel·lulars i proteïnes i segons la localització subcel·lular de les pròpies CK1. A més d’això, també la determinen l’autofosforilació i l’escissió proteolítica dels propis dominis reguladors C-terminals de la cinasa en qüestió.
====
El grup de les RGC engloba els receptors de guanilat ciclases. Es tracta d’un grup petit de cinases convencionals que tenen seqüència similar a la del grup de les TK. Les RGC s’han trobat en metazous, però no en fongs ni tampoc plantes ni protistes.
Aquest grup presenta una innovació enfront la resta d’enzims que formen la superfamília de cinases ja que el domini del fotoreceptor de membrana de guanilat ciclasa té Mg+2, cosa que fa que l’activitat d’aquestes cinases depengui de l’autofosforilació de la serina. A més d’això, la seves activitats de cinasa no es veuen afectades pel Ca+2 ni per nucleòtids cíclics, però són inhibides per altes concentracions d’estaurosporina. Aquestes propietats no són pròpies d’aquest grup, de manera que altre cinases de [[serina]]/[[treonina]] no les presenten.
====
El grup de les STE inclou moltes proteïnes cinases implicades en cascades de MAP cinasa. Cal dir que les proteïnes cinases activades per mitògens (MAP cinases, grup CMGC) juguen el paper central en la transducció de diverses senyals extra i intracel·lulars.
El funcionament d’una cascada MAP cinasa és com una cascada de xarxes que es resumeix de la següent manera: una cinasa MAPKK (MAPKKK) activa a una cinasa MAPK (MAPKK), que al seu torn activa una cinasa MAP (MAPK) la qual es fosforitza. S’ha vist que anormalitats en aquestes cascades poden estar relacionades amb les transformacions oncogèniques.
En el cas de les plantes, les MAP cinases s’organitzen en una xarxa complexa que permet la transmissió eficient dels estímuls específics. A més, se sap que la senyalització per a les respostes de la divisió cel·lular i l’estrès també està intervinguda a través de les MAP cinases, així com molts altres processos.
El grup cinases TK engloba totes les tirosina-cinases.
Linha 254 ⟶ 255:
Altres TK són part de cascades de senyalització senzilles però importants (com les cinases JAK a la via de JAK-STAT), o són importants també per a la homeòstasi de la glucosa a la sang (receptor d’insulina) i per al desenvolupament embrionari o manteniment de les cèl·lules mare (receptors del factor de creixement epidèrmic i vascular).
====
Aquest grup de cinases és concret de les proteïnes del tipus tirosina-cinases, com són les proteïnes serina-treonina. Les TKL les trobem molt presents en metazous, també en protistes i en els organismes fotosintètics (representen el major grup de cinases de les plantes on poden arribar a representar el 80% de cinases), però són pràcticament nul·les en els fongs.
En el cas dels animals, les TKL estan relacionades amb vies de senyalització importants de manera que exerceixen papers fonamentals. Un exemple són les MLK (Mixed Lineage Kinases), que són responsables de l’activació de les vies d’apoptosi implicades en la patogènesi de la malaltia del Parkinson.
===
Les proteïnes cinases atípiques (aPK) formen un grup el qual està dividit en diverses categories estructurals, on hi apareixen diverses subcategories. Totes les aPKs no tenen una seqüencia semblant a la ePK (s’ha fet utilitzant el perfil HMM), però ha estat demostrat experimentalment que tenen activitat de la proteïna cinasa o que són homòlegs d’altres aPKs. Totes les aPK eucariotes són petites, i la majoria només tenen una sola cadena d’aminoàcids (estructura terciària). Altres famílies aPK han estat descobertes mitjançant mètodes bioquímics, però com que la majoria són petites, la majoria de les cinases descobertes són ePK, és improbable que noves proteïnes cinases atípiques siguin descobertes. Per contra, alguna d’aquestes aPKs podrien ser falses descobertes i demostrar-se la seva no-existència i que l’activitat que es creu que realitzen no és la correcta.
====
Diverses cinases prèviament definides com a atípiques ara mateix se sap que comparteixen un mecanisme igual que el de plegat i [[catalitzador]] PKL com ePKs (cinases específiques). Aquests han estat classificats altra vegada com a un nou grup, que s’anomena PKL.
====
=====
Aquesta família de quinases mitocondrials conté un domini que és similar a la histidina de quinases procariotes
Les quinases piruvat deshidrogenasa són reguladors del metabolisme mitocondrial. Fosforilen i inactiven les subunitats E1 de les piruvat deshidrogenases i inhibeixen l’àcid cítric (TCA, del cicle de Krebs). Es relacionen amb les cinases histidines trobades als bacteris i eucariotes, però fosforilen la serina i no pas la histidina o espartina.
=====
Les cinases nucleòsid difosfat (NDK o NDPK) fan servir l’ATP per transferir un grup fosfat a un altre nucleòsid difosfat, tot fent servir una fosfo-histidina intermitja. Un de cada 9 NDKs dels éssers humans té una activitat de proteïna cinasa com aquesta, i aquesta activitat també la tenen membres de la Drosophila, Neurospora, Paramecium i pea.
Aquesta família és universal en eucariotes, i és més coneguda per fosforilar nucleòsids difosfats a nucleòsids trifosfats. NDKs
=====
El piruvat quinasa humana M2 (
=====
Diverses proteïnes han mostrat que l’activitat bioquímica és de proteinformat de la proteïna quinasa activitat bioquímica però no són membres de cap coneguda vegades quinasa o tenir un mecanisme conegut de phosphotransfer
<ref>http://kinase.com</ref><ref>www.rcsb.org</ref><ref>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed</ref><ref>http://kinase.com/wiki/index.php/Kinase_Group_Atypical</ref><ref>http://www.fasebj.org/content/9/8/576.long</ref><ref>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/007668799100125G</ref><ref>http://www.benthamdirect.org/pages/content.php?CPD/2004/00000010/00000010/</ref><ref>http://pfam.janelia.org/family/PF10436</ref>
== Vegeu també ==
* [[Cinasa dependent de ciclina]]
| |||