Proteína quinasa asociada a Rho - Rho-associated protein kinase
| ROCA | |
|---|---|
 Estructura cristalina de la ROCA humana I
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| Identificadores | |
| Símbolo | Proteína quinasa asociada a Rho |
| Alt. simbolos | Proteína quinasa asociada a Rho que contiene espirales en espiral |
| Gen NCBI | 579202 |
| Otros datos | |
| Número CE | 2.7.11.1 |
La proteína quinasa asociada a Rho ( ROCK ) es una quinasa que pertenece a la familia AGC (PKA / PKG / PKC) de serina-treonina quinasas . Interviene principalmente en la regulación de la forma y el movimiento de las células actuando sobre el citoesqueleto .
Las ROCAS ( ROCK1 y ROCK2 ) se encuentran en mamíferos (humanos, ratas, ratones, vacas), peces cebra, Xenopus , invertebrados ( C. elegans , mosquitos, Drosophila ) y pollos. El ROCK1 humano tiene una masa molecular de 158 kDa y es un efector importante aguas abajo de la pequeña GTPasa RhoA . ROCK de mamíferos consta de un dominio de quinasa, una región de espiral enrollada y un dominio de homología de Pleckstrin (PH), que reduce la actividad de quinasa de los ROCK mediante un pliegue intramolecular autoinhibidor si RhoA-GTP no está presente.
Los ROCK de rata se descubrieron como los primeros efectores de Rho e inducen la formación de fibras de estrés y adherencias focales mediante la fosforilación de MLC (cadena ligera de miosina). Debido a esta fosforilación , aumenta la unión de actina de la miosina II y, por tanto, la contractilidad . Se han identificado dos isoformas ROCK de ratón ROCK1 y ROCK2. ROCK1 se expresa principalmente en pulmón , hígado , bazo , riñón y testículos . Sin embargo, ROCK2 se distribuye principalmente en el cerebro y el corazón .
La proteína quinasa C y la proteína quinasa asociada a Rho están involucradas en la regulación de la ingesta de iones de calcio; estos iones de calcio, a su vez, estimulan una quinasa de cadena ligera de miosina, forzando una contracción.
Función
ROCK juega un papel en una amplia gama de diferentes fenómenos celulares, ya que ROCK es una proteína efectora corriente abajo de la pequeña GTPasa Rho , que es uno de los principales reguladores del citoesqueleto .
1. ROCK es un regulador clave de la organización de la actina y, por lo tanto, un regulador de la migración celular de la siguiente manera:
Los ROCK pueden fosforilar diferentes sustratos, incluida la quinasa LIM , la cadena ligera de miosina (MLC) y la fosfatasa MLC . Estos sustratos, una vez fosforilados, regulan la organización de los filamentos de actina y la contractilidad de la siguiente manera:
- Cantidad de filamentos de actina
ROCK inhibe indirectamente la despolimerización de los filamentos de actina: ROCK fosforila y activa LIM quinasa , que a su vez fosforila ADF / cofilina , inactivando así su actividad de despolimerización de actina. Esto da como resultado la estabilización de los filamentos de actina y un aumento en su número. Por tanto, con el tiempo, los monómeros de actina que se necesitan para continuar la polimerización de actina para la migración se vuelven limitados. El aumento de filamentos de actina estables y la pérdida de monómeros de actina contribuyen a una reducción de la migración celular.
- Contractilidad celular
ROCK también regula la migración celular al promover la contracción celular y, por lo tanto, los contactos entre el sustrato y la célula. ROCK aumenta la actividad de la proteína motora miosina II mediante dos mecanismos diferentes:
- En primer lugar, la fosforilación de la cadena ligera de miosina ( MLC ) aumenta la actividad ATPasa de miosina II . Por tanto, varias miosinas agrupadas y activas, que son asincrónicamente activas en varios filamentos de actina, mueven los filamentos de actina entre sí, lo que resulta en el acortamiento neto de las fibras de actina.
- En segundo lugar, ROCK inactiva la fosfatasa de MLC , lo que conduce a niveles aumentados de MLC fosforilada.
Así, en ambos casos, la activación de ROCK por Rho induce la formación de fibras de tensión de actina , haces de filamentos de actina de polaridad opuesta, que contienen miosina II, tropomiosina, caldesmon y MLC-quinasa, y en consecuencia de contactos focales, que son puntos de adhesión inmaduros basados en integrinas. con el sustrato extracelular.
2. Otras funciones y objetivos
- RhoA-GTP estimula la actividad fosfolípido fosfatasa de PTEN ( homólogo de fosfatasa y tensina), una proteína supresora de tumores humana . Esta estimulación parece depender de ROCK. De esta manera, PTEN es importante para prevenir la división celular descontrolada como se exhibe en las células cancerosas.
- ROCK juega un papel importante en el control del ciclo celular, parece inhibir la separación prematura de los dos centriolos en G1, y se propone que sea necesario para la contracción del surco de escisión, que es necesario para completar la citocinesis .
- Los ROCK también parecen antagonizar la vía de señalización de la insulina , lo que resulta en una reducción del tamaño celular e influye en el destino de las células.
- Las ROCAS juegan un papel en la formación de ampollas en la membrana , un cambio morfológico que se observa en las células comprometidas con la apoptosis . La proteasa proapoptótica, caspasa 3, activa la actividad de la quinasa ROCK al escindir el dominio PH C-terminal. Como resultado, se elimina el pliegue intramolecular autoinhibidor de ROCK. ROCK también regula la fosforilación de MLC y la contractilidad de la actomiosina, que regulan la formación de ampollas en la membrana.
- Las ROCAS contribuyen a la retracción de las neuritas al inducir el colapso del cono de crecimiento al activar la contractilidad de la actomiosina. También es posible que la fosforilación de la proteína 2 mediadora de la respuesta a la colapsina (CRMP2) por ROCK inhiba la función de CRPM2 de promover el crecimiento del axón, lo que da como resultado el colapso del cono de crecimiento.
- Las ROCK regulan la adhesión célula-célula: la pérdida de actividad de ROCK parece conducir a la pérdida de la integridad de la unión estrecha en las células endoteliales. En las células epiteliales, la inhibición de ROCK parece disminuir la integridad de la unión estrecha. El ROCK activo en estas células parece estimular la interrupción de los contactos célula-célula mediados por E-cadherina activando la contractilidad de la actomiosina.
3. Otros objetivos de ROCK
- NHE1 (un intercambiador de hidrógeno y sodio, involucrado en adherencias focales y organización de actina)
- proteínas de filamento intermedio: Vimentina, GFAP (proteína ácida fibrilar glial), NF-L (proteína L del neurofilamento)
- Proteínas de unión a F-actina: aducina, EF-1 y alfa (factor de elongación, cofactor de traducción), MARCKS (sustrato de cinasa C rico en alanina miristilado), caponina (función desconocida) y ERM (implicado en la unión del citoesquelton de actina al membrana de plasma).
Homólogos
| Proteína quinasa 1 asociada a Rho que contiene espirales en espiral | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||
| Símbolo | ROCA1 | ||||||
| Gen NCBI | 6093 | ||||||
| HGNC | 10251 | ||||||
| OMIM | 601702 | ||||||
| RefSeq | NM_005406 | ||||||
| UniProt | Q13464 | ||||||
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| Proteína quinasa 2 asociada a Rho que contiene espirales en espiral | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identificadores | |||||||
| Símbolo | ROCK2 | ||||||
| Gen NCBI | 9475 | ||||||
| HGNC | 10252 | ||||||
| OMIM | 604002 | ||||||
| RefSeq | NM_004850 | ||||||
| UniProt | O75116 | ||||||
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Las dos isoformas ROCK de ratón, ROCK1 y ROCK2, tienen una alta homología . Tienen un 65% de secuencias de aminoácidos en común y un 92% de homología dentro de sus dominios de quinasa.
Las ROCK son homólogas a otras metazoan quinasas tales como distrofia quinasa miotónica ( DMPK ), quinasas de unión a proteína 42 ( Cdc42 ) de control de división celular relacionada con DMPK (MRCK) y quinasa cidra. Todas estas quinasas están compuestas por un dominio de quinasa N-terminal, una estructura en espiral y otros motivos funcionales en el C-terminal
Regulación
ROCK es una molécula efectora corriente abajo de la Rho GTPasa Rho que aumenta la actividad de la quinasa ROCK cuando se une a ella.
Autoinhibición
La actividad de ROCK está regulada por la interrupción de una autoinhibición intramolecular. En general, la estructura de las proteínas ROCK consta de un dominio quinasa N-terminal, una región enrollada en espiral y un dominio PH que contiene un dominio rico en cisteína (CRD) en el C-terminal. Un dominio de unión a Rho (RBD) se encuentra muy cerca justo en frente del dominio PH.
La actividad quinasa es inhibida por la unión intramolecular entre el grupo C-terminal del dominio RBD y el dominio PH al dominio quinasa N-terminal de ROCK. Por tanto, la actividad de la quinasa se interrumpe cuando ROCK se pliega intramolecularmente. La actividad de la quinasa se activa cuando Rho-GTP se une al dominio de unión a Rho de ROCK, interrumpiendo la interacción autoinhibidora dentro de ROCK, que libera el dominio de quinasa porque ROCK ya no está plegado intramolecularmente.
Otros reguladores
También se ha demostrado que Rho no es el único activador de ROCK. ROCK también puede regularse por lípidos, en particular ácido araquidónico , y oligomerización de proteínas , que induce la transfosforilación N-terminal.
Inhibidores
Enfermedad
Las investigaciones realizadas durante las últimas dos décadas han demostrado que la señalización ROCK desempeña un papel importante en muchas enfermedades, incluidas las enfermedades cardiovasculares , las enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson , la esclerosis lateral amiotrófica y el cáncer . Por ejemplo, se ha planteado la hipótesis de que ROCK desempeña un papel importante en los efectos pleiotrópicos de las estatinas . ROCK1 / 2 junto con las quinasas MRCKα / β se han implicado en la plasticidad de la migración de las células cancerosas, el fenómeno que confiere una ventaja de supervivencia a las células cancerosas durante los tratamientos farmacológicos ( farmacorresistencia ).
Los investigadores están desarrollando inhibidores de ROCK como el RKI-1447 para tratar diversas enfermedades, incluido el cáncer. Por ejemplo, estos medicamentos tienen el potencial de prevenir la propagación del cáncer al bloquear la migración celular, evitando que las células cancerosas se propaguen al tejido vecino.