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CK2

 

Proteinkinase CK2

Die Proteinkinase CK2 (früher bekannt als Casein kinase II) ist eine hochkonservierte und in Zellen weit verbreitete  Serin/Threoninkinase,  die normalerweise als tetramerer Komplex vorkommt und aus zwei katalytischen (alpha und/oder alpha') und zwei nicht-katalytischen (beta) Untereinheiten besteht. CK2 phosphoryliert eine grosse Anzahl an physiologischen Substraten und beeinflusst somit eine Reihe von  zellulären Funktionen einschliesslich der Aufrechterhaltung der Lebensfähigkeit von Zellen. Es wird bereits seit langer Zeit diskutiert, dass CK2 eine wichtige Rolle im Zellwachstum und der Zellvermehrung spielt und dass sie befähigt ist, Apoptose in Zellen zu unterdrücken.

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Struktur und  Regulation der  CK2

Das Holoenzym der CK2 besitzt ähnlich wie einige andere Proteinkinasen eine tetramere Struktur bestehend aus einem Dimer von regulatorischen (beta) Untereinheiten und zwei monomeren katalytischen Untereinheiten (alpha und/oder alpha'). Die beiden alpha bzw. alpha' Untereinheiten sind sehr ähnlich und unterscheiden sich nur durch eine Verlängerung der alpha Untereinheit im C-terminalen Bereich. Hier befindet sich eine prolinreiche Region, die durch Phosphorylierung eine Bindungsstelle für die Peptidyl-Prolyl Isomerase Pin1 generiert (Messenger et al., 2002).

Ähnliche Komplexe aus katalytischen und regulatorischen Untereinheiten wie beim CK2 Holoenzym finden sich auch bei den cAMP-abhängigen Proteinkinasen (PKA) und bei den cyclin-abhängigen Proteinkinasen (CDKs). Allerdings unterscheiden sich die Regulationsmechanismen dieser Kinasen erheblich voneinander. Während das PKA Holoenzym ein katalytisch inaktives Tetramer aus zwei monomeren katalytischen und einem Dimer aus regulatorischen Untereinheiten darstellt, das durch die Bindung des Botenstoffs cAMP an die R-Untereinheiten dissoziiert und dadurch aktiviert wird, werden die CDKs erst  durch die Bindung der regulatorischen Untereinheiten (Zykline) katalytisch aktiviert. Bei der CK2 ist sowohl die alpha Untereinheit selbst als  auch das Holoenzym aus alpha und beta Untereinheiten katalytisch aktiv, so dass CK2 ein konstitutiv aktives Enzym darstellt.

Die Aktivierung der CK2 findet statt entweder durch intramolekulare Wechselwirkung des N-terminalen Bereichs der alpha Untereinheit mit der Aktivierungsregion in derselben Untereinheit oder durch intermolekulare Wechselwirkung der beta Untereinheit mit der Aktivierungsregion in der alpha Untereinheit. Die katalytische Aktivität des Holoenzyms ist etwas höher als die der isolierten alpha Untereinheiten, die eigentliche Regulation findet allerdings statt durch eine Bevorzugung bestimmter Substrate von alpha Untereinheit einerseits und Holoenzym Komplex andererseits. Manche Substrate werden nur durch die alpha Untereinheit (Calmodulin) und manche nur durch das Holoenzym phosphoryliert (Rev), während andere sowohl durch alpha Untereinheit als auch durch das Holoenzym modifiziert werden können.

Substrate und Substratspezifität der CK2

 

 

 

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