Казеинкиназа 2: структура и функции
На сегодняшний день известны некоторые особенности структуры CK2, которые могли бы обеспечить регуляцию и субстратную специфичность фермента. Бета-субъединице казеинкиназы 2 приписывается регуляторная роль. Это белок небольшого молекулярного веса - 24-28 kDa. Охарактеризованные CK2b имеют высокую степень гомологии у разных организмов, от низших эукариот до человека ( Hu & Rubin, 1991 ; Takio et al.,1987 ; Kopatz et al., 1990 ; Heller-Harrison et al., 1989 ;). Некоторые консервативные мотивы CК2b изучены.
Для альфа субъединицы ( CK2a ) показана ферментативная активность, которая возрастает в несколько раз при добавлении эк- вимолярного количества CK2*b ( Grankowski et al., 1991 ). CK2*b необходима для стабилизации четвертичной структуры фермента и повышения его ферментативной активности в отношении большинства субстратов (см. ниже о негативной регуляции). Поддержание в клетке концентрации альфа и бета субъединиц в стехиометрическом соотношении 1:1 достигается за счет способности белка альфа-субъединицы связываться с промотором гена бета-субъединицы СК2 , активируя его ( Robitzki et al., 1993 ).
За связывание с CK2*a отвечает С-концевой домен CK2*b . Эти данные были получены в опытах по экспрессии в E.coli и последующей очистке делеционных мутантов по С-концевым аминокислотам СК2*b человека ( Boldireff et al., 1993 ).
Важную роль в негативной регуляции фермента играет район "кислых" аминокислот - аспарагиновой и глутаминовой, расположенный на расстоянии 55-65 аминокислотных остатков от N-конца ( Meggio et al., 1994 ). Показано, что в присутствии поликатионных полимеров в качестве эффекторов, таких, как полилизин , гистоны Н2а , Н2b , H3 и H4 происходит возрастание активности CK2 на некоторых субстратах ( калмодулин , фактор элонгации 1 ), в отношении которых в обычных условиях CK2 инертна. Считается, что область "кислых" аминокислот отвечает за регуляцию активности и субстратную специфичность фермента. Замены аспарагиновой и глутаминовой кислот в этом районе на нейтральные приводят к повышению активности CK2 относительно перечисленных выше субстратов независимым от эффекторов способом. Следовательно, этот район отвечает за негативную регуляцию фермента (Meggio et al., 1994 ).
CK2*b имеет сайт аутофосфорилирования на N-конце. Считается, что активность CK2 может регулироваться через аутофосфорилирование ее b субъединицы ( Ackerman et al. 1990 ; Boldireff et al., 1994 ). Показана необходимость района "кислых" аминокислот для эффективного аутофосфорилирования CK2*b, и наоборот, мутации по сайту аутофосфорилирования снижают эффект негативной регуляции ( Boldireff et al., 1994 ). Авторы предполагают, что подобная регуляция осуществляется на уровне укладки белковой структуры, т.к. сайт аутофосфорилирования и район "кислых" аминокислот разделены 60 аминокислотными остатками.
Наконец, Cys-"мотив" - это аминокислотная последовательность С*5109*0PX*53*0C-X*522*0-CPXC*5140 ( Berg, 1990 ), встречающаяся в большинстве охарактеризованных СК2*b Это металл-связывающий мотив, роль которого , по-видимому, состоит в участии в сборке четвертичной структуры холоэнзима или взаимодествии с субстратом, иными словами, в осуществлении белок-белковых взаимодействий.
Кроме этого, показано активное фосфорилирование самой CK2*b другой клеточной киназой ( р34cdc2 ) в активно делящихся клетках человека ( Litchfield et al., 1995 ), что также , по-видимому, отражает функциональное состояние фермента.
