PI3K: общие сведения
Фосфатидилинозит-3-киназа ( PI3K , phosphatidylinositol 3-kinase ) является одним из важнейших регуляторных белков, находящихся на пересечении различных сигнальных путей и контролирующих ключевые функции клетки. Обнаруженная у PI3K двойная ферментативная активность (липид- и протеинкиназная), как и способность PI3K активировать целый ряд сигнальных белков, включая некоторые онкобелки , определяет принципиальное значение PI3K в регуляции таких функций клетки, как рост и выживаемость, старение , опухолевая трансформация .
Фосфатидилинозитол-3-киназа, главный фермент PI3K пути , катализирует реакции фосфорилирования PI4P и PI4,5P2 . PI , по-видимому, ее субстратом не является. PI3K - цитоплазматический белок, состоящий из двух субъединиц - p85 (регуляторной) и р110 (каталитической) ( Otsu M. ea, 1991 , Escobedo J. ea, 1991 ). Регуляторная субъединица отвечает за стимуляцию PI3-киназной активности факторами роста . Каталитическая субъединица р110 может взаимодействовать с р21ras .
Центральное место среди эффекторов PI3K занимают митоген-проводящие сигнальные белки : протеинкиназа С , фосфоинозитидзависимые киназы , малые G-белки , MAP киназы ( mitogen activated protein ), активируемые либо при взаимодействии с липидными продуктами PI3K, либо через РI3К- зависимое белковое фосфорилирование.
Анти - апоптическое действие PI3K реализуется через активацию сигнальных белков другого ряда - протеинкиназы В ( РКВ ) и РКВ-зависимых ферментов ( GSK-3 , ILK ).
Особую роль играет PI3K в процессе опухолевой трансформации. PI3K не только обладает самостоятельной онкогенной активностью, но и образует комплексы с некоторыми из вирусных и клеточных онкобелков ( src , ras , rac , alb , Т-антиген ), для реализации трансформирующего потенциала которых требуется обязательное присутствие PI3K в клетке.
Предполагается, что в основе трансформирующего действия PI3K лежат комплексные изменения клеточных сигнальных путей: возникновение постоянно генерируемого РI3К-зависимого митогенного сигнала и активация некоторых протонкогенов (src, ras, гас и др.), стимуляция РI3К/РКВ-пути , приводящая к частичному блоку апоптоза и увеличению выживаемости клеток и реорганизация актинового цитоскелета .
Мембранные фосфолипиды , и в частности фосфатидилинозитол , относят к ключевым соединениям, участвующим в регуляции деления клеток .
В течение многих лет предполагалось, что роль фосфатидилинозитола ( PtdIns ) и его производных ( PtdIns(3)P , PtdIns(3,4)P2 и PtdIns(3,4,5)P3 ) в передаче митогенного сигнала ограничивается гидролизом этих соединений под действием фосфолипазы С и образованием таких известных медиаторов клеточного деления , как диацилглицерин и инозитолфосфаты .
3-Киназа, возможно играет основную роль в метаболизме Ин-1,4,5-Ф3 . Этот фермент очень специфичен по отношению к Ин-1,4,5-Ф3 и имеет к нему очень высокое сродство (Кm# в разных типах клеток варьирует в интервале 0,2-1,5 мкМ ( Shears, 1989 ), что значительно превосходит Кm - фосфомоноэстеразы ).
Активность 3-киназы повышается при увеличении уровня ионов Са от 10-7 М до микромолярных концентраций, и эта активация опосредуется кальмодулином ( Morris et al., 1987 ; Daniel et al., 1988 ; Biden, Wollheim, 1986 ). Таким образом, повышение под действием Ин-1,4,5-Ф3 внутриклеточной концентрации Са способствует его превращению в Ин-1,3,4,5-Ф4 . Образование Ин-1,3,4,5-Ф4 и его метаболита Ин-1,3,4-Ф3 действительно регистрируется в клетках при действии гормонов, повышающих Ca ( Berridge,Irvine, 1989 ).
Значение второго пути метаболизма Ин-1,4,5-Ф3 , который инициируется 3-киназой, не сводится только к удалению этого вторичного посредника из цитоплазмы и прекращению действия гормонов, вызывающих подъем Ca . С этой реакцией через Ин-1,3,4-Ф начинается образование высших фосфатов инозитола, которые, возможно, выполняют важные биологические функции (см. обзоры ( Downes, 1988 ; Fink, Kaczmarek, 1988 ; Berridge, Irvine, 1989 ; Joseph, Williamson, 1989 ). Сам Ин-1,3,4,5-Ф4 , вероятно, также участвуют в регуляции Ca. По некоторым данным это соединение активирует ток Са из внешней среды внутрь клетки ( Irvine, Moor, 1986 ). Было также сообщение о том, что Ин-1,3,4,5-Ф4 активирует закачивание Сa во внутриклеточные депо ( Hill et al., 1988 ).
Учитывая данные о возможности обратного превращения Ин-1,3,4,5-Ф4 в Ин-1,4,5-Ф3 под влиянием 3-фосфомоноэстеразы инозитолтретракисфосфата , можно предполагать, что Ин-1,3,4,5-Ф4 выполняет роль буфера, из которого пополняются запасы Ин-1,4,5-Ф3.
В опытах с клетками лимфомы мыши L1210 , в плазматической мембране которых делали поры с помощью высоковольтных разрядов, было показано, что Ин-1,3,4,5-Ф4 может вызывать высвобождение Са из внутренних емкостей за счет превращения в Ин-1,4,5-Ф3 ( Cullen et al., 1989 ).
РI3-киназа вовлечена в передачу сигнала от рецепторов факторов роста. Этот белок ассоциирован с белками семейства Src в трансформированных фибробластах или в активированных В- и Т-клетках [ Cambier J.C. et al, 1994 , Fukui Y. and Hanafusa H., 1991 ]. Прямое физическое взаимодействие между р85-субъединицей PI3K с SH3-доменами различных белков семейства Src было показано в ряде работ [ Liu X. et al, 1993 , Petch L.A. et al, 1995 ].
