Ένζυμο κινάσης

Η κινάση, ένα ένζυμο που προσθέτει φωσφορικές ομάδες (PO ₄ ³⁻) σε άλλα μόρια. Υπάρχει μεγάλος αριθμός κινασών - το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει τουλάχιστον 500 γονίδια που κωδικοποιούν κινάση. Μεταξύ των στόχων αυτών των ενζύμων για την προσθήκη φωσφορικών ομάδων (φωσφορυλίωση) είναι πρωτεΐνες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα.

Για πρωτεϊνικούς στόχους, οι κινάσες μπορούν να φωσφορυλιώσουν τα αμινοξέα σερίνη, θρεονίνη και τυροσίνη. Η αναστρέψιμη φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών, με την ανταγωνιστική (αντίθετη) δράση των κινασών και των φωσφατασών, είναι ένα σημαντικό συστατικό της σηματοδότησης των κυττάρων επειδή οι φωσφορυλιωμένες και μη φωσφορυλιωμένες καταστάσεις της πρωτεΐνης στόχου μπορούν να έχουν διαφορετικά επίπεδα δραστικότητας. Ο Edwin Gerhard Krebs και ο Edmond H. Fischer έλαβαν το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής το 1992 για το έργο τους στη δημιουργία αυτού του παραδείγματος.

Η φωσφορυλίωση μορίων λιπιδίων από κινάσες είναι σημαντική για τον έλεγχο της μοριακής σύνθεσης των μεμβρανών στα κύτταρα, η οποία βοηθά στον προσδιορισμό των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων των διαφόρων μεμβρανών. Η ινοσιτόλη, μια ένωση παρόμοια σε δομή με έναν υδατάνθρακα, φωσφορυλιώνεται από κινάσες για να δημιουργήσει μια διαφορετική σειρά λιπιδίων φωσφοϊνοσιτόλης και φωσφοϊνοσιτιδίου. Αυτά τα μόρια στη συνέχεια λειτουργούν ως δεύτεροι αγγελιοφόροι για τη διάδοση πληροφοριών σηματοδότησης σε όλο το κελί.

Τα νουκλεοτίδια, οι θεμελιώδεις μονάδες του RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) και DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ), περιέχουν ένα μόριο φωσφορικού προσκολλημένου σε ένα νουκλεοζίτη, μια ένωση αποτελούμενη από ένα τμήμα ριβόζης και μια βάση πουρίνης ή πυριμιδίνης. Στα πολυμερή του RNA και του DNA, η ραχοκοκαλιά αποτελείται από επαναλαμβανόμενες μονάδες φωσφο-ριβόζης. Οι κινάσες προσκολλούν το φωσφορικό στο νουκλεοζίτη, δημιουργώντας ένα μονοφωσφορικό νουκλεοτίδιο. Για παράδειγμα, ένα ένζυμο που ονομάζεται φωσφορυλάση νουκλεοσιδίου εξυπηρετεί αυτόν τον ρόλο όταν τα κύτταρα μεταβαίνουν σε σύνθεση νουκλεοτιδίων από ανακυκλωμένες πουρίνες αντί από νέες πρώτες ύλες. Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο που κωδικοποιεί φωσφορυλάση νουκλεοσιδίου μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή μορφή ανοσολογικής ανεπάρκειας.

Ο μεταβολισμός των διαιτητικών σακχάρων (γλυκόλυση) περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά στάδια φωσφορυλίωσης από διακριτές κινάσες. Αυτές οι φωσφορικές ομάδες χρησιμοποιούνται τελικά για να σχηματίσουν την ένωση υψηλής ενέργειας γνωστή ως ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη).

Οι αναστολείς των κινασών μπορεί να είναι σημαντικές θεραπείες για ανθρώπινες ασθένειες στις οποίες οι υπερδραστικές διεργασίες πρέπει να αποσβένονται. Για παράδειγμα, μία μορφή ανθρώπινης λευχαιμίας, η CML (χρόνια μυελογενής λευχαιμία), προκαλείται από υπερβολική δραστικότητα της κινάσης τυροσίνης Abelson. Το Imatinib (Gleevec) είναι μια χημική ουσία που συνδέεται με τη δραστική θέση αυτής της κινάσης, εμποδίζοντας έτσι την ικανότητα του ενζύμου να φωσφορυλιώσει τους στόχους. Το Imatinib ήταν χρήσιμο στην αρχική θεραπεία της CML. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις το ένζυμο κινάσης μεταλλάσσεται, καθιστώντας το φάρμακο αναποτελεσματικό.