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Ceramida quinasa

En enzimología , una ceramida quinasa , también abreviada como CERK ( EC 2.7.1.138 ), es una enzima que cataliza la reacción química : ATP + ceramida ⇌ {\displaystyle \rightleft...

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En enzimología , una ceramida quinasa , también abreviada como CERK ( EC 2.7.1.138 ), es una enzima que cataliza la reacción química :

ATP + ceramida⇌{\displaystyle \rightleftharpoons }ADP + ceramida 1-fosfato

Así, los dos sustratos de esta enzima son el ATP y la ceramida , mientras que sus dos productos son el ADP y la ceramida-1-fosfato .

Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , específicamente a aquellas que transfieren grupos que contienen fósforo ( fosfotransferasas ) con un grupo alcohol como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es ATP:ceramida 1-fosfotransferasa . Esta enzima también se denomina acilesfingosina quinasa . Participa en el metabolismo de los esfingolípidos .

Gene

CERK está codificada por el gen CERK. El gen CERK se encuentra en el cromosoma humano 22q 13, contiene 13 exones y tiene una longitud aproximada de 4,5 kb. [ 1 ] CERK comparte homología de secuencia con la esfingosina quinasa tipo I, incluyendo un dominio de homología de pleckstrina (PH) N-terminal y un dominio de diacilglicerol quinasa . Las búsquedas BLAST de etiquetas de secuencia expresada (EST) realizadas por Sugiura y colegas [ 1 ] han arrojado resultados que muestran genes CERK ortólogos en otros eucariotas, incluyendo Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans y Oryza sativa . También se ha clonado un homólogo de ratón.

El gen completo de CERK humano contiene 4459 pb, que consisten en una región 5' no traducida de 123 pb , una región 3' no codificante de 2772 pb y un marco de lectura abierto de 1611 pb . El análisis de secuencia de CERK sugiere que existen los siguientes sitios de modificación postraduccional : 4 sitios de N- glicosilación , 15 sitios de fosforilación , 5 sitios de prenilación y 2 sitios de amidación . El gen completo de CERK de ratón difiere ligeramente, conteniendo un marco de lectura abierto de 1593 pb. La menor longitud del marco de lectura abierto resulta en la pérdida de 2 sitios de prenilación y 1 sitio de amidación.

En el gen CERK humano , existe un elemento similar al elemento de respuesta al ácido retinoico (RARE) entre -40 pb y -28 pb que contiene la secuencia: TCCCCG C CGCCCG. Este RARE desempeña un papel en la regulación de la transcripción de CERK. Se sospecha que, en presencia de ácido retinoico todo-trans (ATRA), el factor de transcripción I del promotor corriente arriba de la ovoalbúmina de pollo (COUP-TFI), el receptor de ácido retinoico (RAR α ) y el receptor de retinoides X (RXR α ) se unen al RARE de CERK en células 5H-SY5Y. Sin embargo, la expresión de CERK varía según la línea celular . A diferencia de las células de neuroblastoma SH-SY5Y , las células de leucemia HL60 no mostraron unión de CERK ni siquiera en presencia de ATRA. Esto sugiere que la expresión diferencial de RAR α , RXR α y COUP-PTI puede determinar los niveles de transcripción en diversas líneas celulares. [ 2 ]

Proteína

CERK es una enzima de 537 aminoácidos en humanos (531 en ratones). [ 1 ] CERK fue descubierta por primera vez en 1989 cuando fue copurificada con vesículas sinápticas de células cerebrales . [ 3 ] Tras su descubrimiento, se propuso que CERK era una ceramida quinasa que funciona en presencia de concentraciones μM de aniones de calcio . [ 3 ] [ 4 ] Dado que CERK carece de un sitio de unión al calcio, el mecanismo regulador de CERK era poco comprendido. Posteriormente se confirmó que CERK se une a la calmodulina en presencia de calcio, lo que indica que la calmodulina primero se une al calcio y luego a CERK. [ 5 ] Una vez unida, CERK se vuelve activa y es capaz de fosforilar ceramidas. [ 5 ] La unión de la calmodulina ocurre entre los aminoácidos 420 y 437 en CERK en un supuesto motivo de unión a la calmodulina 1-8-14B . El motivo de unión en CERK contiene leu -422, phe -429 y leu-435, que corresponden respectivamente a los aminoácidos hidrofóbicos 1.º, 8.º y 14.º donde se une la calmodulina. La mutación de Phe-429 produce una unión débil a la calmodulina, mientras que las mutaciones de Phe-331 o Phe-335 impiden completamente la unión.

La actividad de CERK se ha observado principalmente en neutrófilos humanos , [ 6 ] [ 7 ] células granulares del cerebro , [ 8 ] y células pulmonares derivadas del epitelio . [ 9 ] Cuando está inactiva, CERK está suspendida en el citosol de la célula. [ 10 ] Cuando CERK es activada por interleucina-1β , [ 9 ] se localiza en el trans-golgi , [ 11 ] y desde allí, posiblemente se transporta a la membrana plasmática . [ 10 ] La activación también puede hacer que CERK se localice en endosomas . [ 11 ] El dominio PH de CERK juega un papel integral en esta localización. [ 10 ] Una vez localizada en el trans-golgi, CERK activa la fosfolipasa A2 citosólica (cPLA 2 ) que se ha localizado en el trans-golgi. La activación de cPLA 2 da como resultado la hidrólisis de los fosfolípidos de la membrana para producir ácido araquidónico . [ 12 ] También se ha demostrado que la ceramida quinasa regula la localización y el nivel de fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP2) producido a partir de NORPA, un homólogo de la fosfolipasa C en Drosophila melanogaster . [ 13 ] Además de la localización endosomal y trans-golgi, se ha encontrado que CERK se localiza en la membrana mitocondrial externa en el sitio de localización de COX-2 en células A549 . [ 11 ]

Ceramida-1-fosfato

Como quinasa lipídica, CERK es responsable de la fosforilación de ceramidas. CERK es capaz de fosforilar múltiples especies de ceramidas. Aunque CERK fosforila las ceramidas C2, C20, C22 y C24, la especificidad del sustrato es bastante baja. Por el contrario, CERK tiene la mayor especificidad de sustrato para las ceramidas C6, C8 y C16, lo que indica que la ubicación del grupo esfingosina juega un papel en la especificidad. [ 1 ] [ 11 ] La dihidroceramida también puede ser fosforilada por CERK, pero en menor medida. A diferencia de la ceramida C6, CERK tiene baja especificidad para la dihidroceramida C6, pero mantiene alta especificidad para la dihidroceramida C8- [ 1 ] [ 11 ] Las proteínas transportadoras de ceramida (CERT) transportan las ceramidas a CERK para su fosforilación. Se cree que la fosforilación de las ceramidas para producir ceramida-1-fosfato (C-1-P) facilita la localización de la cPLA2 en el trans-golgi para que CERK pueda activar la cPLA2. [ 11 ]

Funciones en biología molecular

Supervivencia y proliferación celular

La producción de C-1-P fortalece la supervivencia y proliferación celular . Se ha demostrado que C-1-P promueve la síntesis de ADN en fibroblastos . [ 14 ] C-1-P también previene la apoptosis al inhibir la vía caspasa-9 / caspasa-3 y prevenir la fragmentación del ADN en macrófagos . Se cree que esto ocurre a través de la interacción de C-1-P con la esfingomielinasa ácida y el bloqueo de su funcionalidad . Esto resulta en una producción disminuida de ceramida, lo que impide la apoptosis. Recientemente, se ha demostrado que la fosforilación de ceramida a través de CERK estimula la proliferación de mioblastos . Se demostró que C-1-P perpetúa la fosforilación de la glucógeno sintasa quinasa-3 β y la proteína del retinoblastoma , lo que contribuye a la transición de la fase G1 a la fase M del ciclo celular . Además, la producción de C-1-P parece resultar en una mayor expresión de ciclina D. [ 15 ] CERK ha demostrado la capacidad de activar la fosfatidilinositol 3-quinasa / Akt (PI3K/Akt), ERK 1/2 y mTOR . [ 15 ] La capacidad de CERK para producir moléculas de señalización que facilitan la activación de la proliferación celular , así como su interacción con PI3K/Akt y mTOR, indican que la expresión desregulada de CERK puede conducir al cáncer . En Drosophila , Dasgupta et al. informaron en 2009 que CerK aumenta la actividad de la ceramida proapoptótica , que, a su vez, promueve el recambio apoptótico de las células fotorreceptoras . [ 16 ]

Otros roles

Además de la supervivencia y proliferación celular, CERK se ha visto implicada en muchos otros procesos. Se cree que CERK participa en la alteración de la estructura de las balsas lipídicas mediante la producción de C-1-P, contribuyendo a la formación de fagosomas en leucocitos polimorfonucleares . [ 17 ] También se ha descubierto que CERK participa en la degranulación dependiente de calcio de los mastocitos . [ 5 ] [ 18 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Sugiura M, Kono K, Liu H, Shimizugawa T, Minekura H, Spiegel S, Kohama T (junio de 2002). "Ceramida quinasa, una nueva quinasa lipídica. Clonación molecular y caracterización funcional" . J. Biol. Chem . 277 (26): 23294–300 . doi : 10.1074/jbc.M201535200 . PMID 11956206 . 
  2. ↑ Murakami M, Ito H, Hagiwara K, Yoshida K, Sobue S, Ichihara M, Takagi A, Kojima T, Tanaka K, Tamiya-Koizumi K, Kyogashima M, Suzuki M, Banno Y, Nozawa Y, Murate T (enero de 2010). "ATRA inhibe la transcripción de la ceramida quinasa en una línea celular de neuroblastoma humano, células SH-SY5Y: el papel de COUP-TFI". J. Neurochem . 112 (2): 511–20 . doi : 10.1111 / j.1471-4159.2009.06486.x . PMID 19903244. S2CID 205621512 .  
  3. 1 2 Bajjalieh SM, Martin TF, Floor E (agosto de 1989). "Cinasa de ceramida de vesículas sinápticas. Una cinasa lipídica estimulada por calcio que se copurifica con vesículas sinápticas cerebrales" . J. Biol. Chem . 264 (24): 14354–60 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)71685-2 . PMID 2547795 . 
  4. ↑ Bajjalieh SM, Batchelor R (2000). "Ceramida quinasa". Metabolismo de esfingolípidos y señalización celular , parte A. Métodos en enzimología. Vol. 300. págs. 207–215 . doi : 10.1016/s0076-6879(00)11083-3 . ISBN   978-0-12-182212-5. PMID 10563327 . 
  5. 1 2 3 Mitsutake S, Igarashi Y (diciembre de 2005). "La calmodulina participa en la activación dependiente de Ca2+ de la ceramida quinasa como sensor de calcio" . J. Biol. Chem . 280 (49): 40436–41 . doi : 10.1074/jbc.M501962200 . PMID 16203736 . 
  6. ^ Hinkovska-Galcheva VT, Boxer LA, Mansfield PJ, Harsh D, Blackwood A, Shayman JA (diciembre de 1998). "La formación de ceramida-1-fosfato durante la fagocitosis de neutrófilos y su papel en la fusión de liposomas" . J. Biol. química . 273 (50): 33203– 9. doi : 10.1074/jbc.273.50.33203 . PMID 9837889 . 
  7. ^ Rile G, Yatomi Y, Takafuta T, Ozaki Y (2003). "Formación de ceramida 1-fosfato en neutrófilos". Acta hematol . 109 (2): 76– 83. doi : 10.1159/000068491 . PMID 12624491 . S2CID 29515663 .  
  8. ↑ Riboni L, Bassi R, Anelli V, Viani P (agosto de 2002). "Formación metabólica de ceramida-1-fosfato en células granulares cerebelosas: evidencia de la fosforilación de ceramida por diferentes vías metabólicas". Neurochem. Res . 27 ( 7–8 ) : 711–6 . doi : 10.1023/A:1020236419556 . PMID 12374205. S2CID 1318998 .  
  9. 1 2 Pettus BJ, Bielawska A, Spiegel S, Roddy P, Hannun YA, Chalfant CE (octubre de 2003). "La ceramida quinasa media la liberación de ácido araquidónico inducida por citocinas e ionóforos de calcio" . J. Biol. Chem . 278 (40): 38206–13 . doi : 10.1074/jbc.M304816200 . PMID 12855693 . 
  10. ^ Carré A, Graf C , Stora S, Mechtcheriakova D , Csonga R, Urtz N, Billich A, Baumruker T, Bornancin F (noviembre de 2004). "Dirección y actividad de ceramida quinasa determinada por su dominio de homología de pleckstrina N-terminal". Bioquímica. Biofísica. Res. Comunitario . 324 (4): 1215– 9. Código bibliográfico : 2004BBRC..324.1215C . doi : 10.1016/j.bbrc.2004.09.181 . PMID 15504344 . 
  11. 1 2 3 4 5 6 Lamour NF, Stahelin RV, Wijesinghe DS, Maceyka M, Wang E, Allegood JC, Merrill AH, Cho W, Chalfant CE (junio de 2007). "La ceramida quinasa utiliza la ceramida proporcionada por la proteína transportadora de ceramida: localización en orgánulos de síntesis de eicosanoides" . J. Lipid Res . 48 (6): 1293–304 . doi : 10.1194/jlr.M700083-JLR200 . PMID 17392267 . 
  12. ↑ Gijón MA, Leslie CC (junio de 1997). "Fosfolipasas A2". Semin. Cell Dev. Biol . 8 (3): 297– 303. doi : 10.1006/scdb.1997.0151 . PMID 10024493 . 
  13. ↑ Dasgupta U, Bamba T, Chiantia S, Karim P, Tayoun AN, Yonamine I, Rawat SS, Rao RP, Nagashima K, Fukusaki E, Puri V, Dolph PJ, Schwille P, Acharya JK, Acharya U (noviembre de 2009). "La ceramida quinasa regula la fosfolipasa C y el fosfatidilinositol 4, 5, bifosfato en la fototransducción" . Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 106 (47): 20063–8 . Bibcode : 2009PNAS..10620063D . doi : 10.1073/pnas.0911028106 . PMC 2785292. PMID 19892737 .  
  14. ↑ Gomez-Muñoz A, Duffy PA, Martin A, O'Brien L, Byun HS, Bittman R, Brindley DN (mayo de 1995). "Los ceramida-1-fosfatos de cadena corta son nuevos estimuladores de la síntesis de ADN y la división celular: antagonismo por ceramidas permeables a la célula". Mol. Pharmacol . 47 (5): 833–9 . doi : 10.1016/S0026-895X(25)08599-2 . PMID 7746276 . 
  15. ^ Gangoiti P, Bernacchioni C, Donati C, Cencetti F, Ouro A, Gómez-Muñoz A, Bruni P (marzo de 2012). "La ceramida 1-fosfato estimula la proliferación de mioblastos C2C12" . Bioquimia . 94 (3): 597– 607. doi : 10.1016/j.biochi.2011.09.009 . PMC 3314975 . PMID 21945811 .  
  16. ↑ Zhu, Huanhu; Han, Min (23 de noviembre de 2014). "Explorando las funciones fisiológicas y de desarrollo de las variantes de ácidos grasos y lípidos a través de la genética de gusanos y moscas". Annual Review of Genetics . 48 (1). Annual Reviews : 119–148 . doi : 10.1146/annurev-genet-041814-095928 . ISSN 0066-4197 . PMID 25195508 .  
  17. ^ Hinkovska-Galcheva V, Boxer LA, Kindzelskii A, Hiraoka M, Abe A, Goparju S, Spiegel S, Petty HR, Shayman JA (julio de 2005). "Ceramida 1-fosfato, mediador de la fagocitosis" . J. Biol. química . 280 (28): 26612– 21. doi : 10.1074/jbc.M501359200 . PMID 15899891 . 
  18. ↑ Mitsutake S, Kim TJ, Inagaki Y, Kato M, Yamashita T, Igarashi Y (abril de 2004). "La ceramida quinasa es un mediador de la degranulación dependiente de calcio en los mastocitos" . J. Biol. Chem . 279 (17): 17570–7 . doi : 10.1074/jbc.M312885200 . PMID 14769792 .