«Киназы добавляют фосфатную группу к другим белкам, и это добавление похоже на щелчок переключателя; оно изменяет активность белка», — сказал д-р Чоэль Ким, доцент кафедры фармакологии и кафедры биохимии и молекулярной биологии Верны и Маррса Маклина в Бэйлор и старший автор этого отчета. «Около 2 процентов, или почти 500, всех генов человека предназначены для кодирования протеинкиназ, и более 50 процентов киназ связаны с различными заболеваниями человека».Ким и его коллеги заинтересованы в изучении механизма активации протеинкиназы GI (PKG I), поскольку было показано, что мутация PKG I вызывает заболевание грудной аорты, как показали Ким и его сотрудники в предыдущей публикации в American Journal of Human Genetics. .PKG I — большая молекула. Он имеет регуляторный (R) домен и каталитический (C) домен. Когда домены R и C находятся вместе, PKG I неактивен или бездействует.
Не фосфорилирует другие белки. Чтобы быть активным, PKG I необходимо небольшое соединение, называемое cGMP, циклический нуклеотид, для связывания с R-доменом, который затем освободит C-домен для фосфорилирования других белков. «Мы думаем, что нацеливание на R-домен может быть способом эффективного регулирования активности PKG I, участвующей в заболевании, потому что этот R-домен уникален для этой киназы. Но сначала нам нужно понять, как работает R-домен», — сказал Ким.
Механизмы регуляции PKG и PKA, аналогичной молекулы того же семейства, зависят от взаимодействия между доменами R и C. В PKA, поскольку R- и C-субъединицы находятся в разных молекулах, они диффундируют при активации, предотвращая возможную повторную ассоциацию, которая может вызвать ненужное ингибирование. В отличие от PKA, PKG имеет домены R и C на одной и той же молекуле, что предотвращает их диффузию друг от друга, как в случае PKA.
С другой стороны, нахождение так близко друг к другу может усилить взаимодействие R-C в PKG и может вызвать ненужное ингибирование. Однако мало что известно о том, как PKG обходит это непреднамеренное подавление.«Чтобы изучить этот механизм, мы впервые определили кристаллическую структуру регуляторного домена, связанного с цГМФ, который является активированной формой. Затем мы сравнили кристаллическую структуру PKG I с PKA.
Как в PKA, так и в PKG , кажется, что R-домены контактируют друг с другом через свои циклические нуклеотид-связывающие домены. Разница между PKG I и PKA, как показывает кристаллическая структура PKG I, заключается в том, что в PKG I, где R и C домены не могут диффундировать от друг с другом, цГМФ обеспечивает критические контакты между двумя доменами R, которые могут препятствовать воссоединению R и C. Разделение R и C может помочь поддерживать активность киназ, критически важную для расслабления гладких мышц.
Наше исследование показывает новый механизм активации протеинкиназ, что следует учитывать при разработке лекарств, нацеленных на PKG I », — сказал Ким.
