Fosfatidilinositol 3-quinasa

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4, 5-bifosfato-fosfatidilinositol 3-quinasa
PI3kinase.png
Gamma PI3 quinasa 110 atado al inhibidor PIK-93 (amarillo). [1]
Identificadores
Símbolo PIK3
Pfam PF00454
InterPro IPR000403
INTELIGENTE SM00146
PROSITE PDOC00710
SCOP 3gmm
SUPERFAMILIA 3gmm
Superfamilia OPM 302
Proteína OPM 3ml 9

4, 5-bifosfato-fosfatidilinositol 3-quinasa (el HUGO símbolo oficial vástago para la familia de genes = PI3Ktambién llamado phosphatidylinositide 3-quinasas, PI 3-quinasas, PI3Ks, PI (3) Ks o PI-3Ks) son una familia de enzimas involucrados en las funciones celulares tales como el crecimiento celular, proliferación, diferenciación, motilidad, supervivencia y tráfico intracelular, que a su vez están implicadas en el cáncer. PI3Ks son una familia de relacionados intracelular transductor de señal enzimas capaces de fosforilar la posición 3 hidroxilo Grupo de la inositol anillo de Fosfatidilinositol (PtdIns).[2] También son conocidos como fosfatidilinositol-3-quinasas o Fosfoinositol 3-quinasas. La vía, con oncogén PIK3CA y supresor de tumores PTEN (gen), está implicado en la insensibilidad de los tumores de cáncer de insulina y IGF1, en restricción calórica.[3][4]

Contenido

  • 1 Descubrimiento
  • 2 Clases
    • 2.1 Clase I
    • 2.2 Clases II y III
  • 3 Genes humanos
  • 4 Mecanismo
  • 5 Función
    • 5.1 Mecanismo
    • 5.2 Cánceres
    • 5.3 Aprendizaje y la memoria
  • 6 PI 3-quinasas como kinases de proteína
  • 7 Inhibición
    • 7.1 PI 3-quinasas inhibidores como terapéutica
  • 8 Véase también
  • 9 Referencias
  • 10 Lectura adicional
  • 11 Enlaces externos

Descubrimiento

El descubrimiento de la PI 3-quinasas por Lewis Cantley y colegas comenzócon con la identificación de una quinasa Fosfoinositol previamente desconocidos asociada con la proteína T media del polyoma.[5] Observaron cromatográficas propiedades de los productos de la quinasa de lípidos, llevando al descubrimiento que esta quinasa Fosfoinositol tenía una capacidad sin precedentes que fosforilan fosfoinosítidos en posición 3' del anillo inositol y especificidad de sustrato único.[6] Posteriormente, Cantley y sus colegas demostraron que en vivo la enzima prefiere PtdIns (4,5) P2 como sustrato, produciendo la novela Fosfoinositol P3 PtdIns (3,4,5).[7]

Clases

PI3Ks interactuar con el IRS (Sustrato de receptor de insulina) con el fin de regular la absorción de glucosa a través de una serie de eventos de fosforilación.

La familia Fosfoinositol 3-quinasa se divide en tres clases diferentes: Clase I, Clase II, y Clase III. Las clasificaciones se basan en la estructura primaria, Reglamento, y in vitro especificidad de sustrato lipídico.[8]

Clase I

Clase I PI3Ks son responsables de la producción de Fosfatidilinositol 3-fosfato (PI(3)P), Fosfatidilinositol (3,4)-bifosfato (P) PI (3,4)2), y Fosfatidilinositol (3,4,5)-trifosfato (PI (3,4,5) P3, [9] La PI3K es activada por receptores acoplados a proteínas G y receptores tirosina quinasa.[8]

Clase i PI3K heterodiméricos las moléculas compuestas de una reglamentación y una subunidad catalítica; Además están divididos entre IA y IB subconjuntos en semejanza de la secuencia. Clase IA PI3K está compuesta por un heterodímero entre una subunidad catalítica p110 y una subunidad reguladora p85.[10] Existen cinco variantes de la subunidad p85 regulatorios, señalada p85α, p55α, p50α, p85β y p55γ. También hay tres variantes de la subunidad catalítica p110 señalado p110α, β o subunidad catalítica δ. Las tres primeras subunidades reguladoras son que todos variantes de la misma (gen de empalmePik3r1), los otros dos están expresados por otros genes (Pik3r2 y Pik3r3, p85β y p55γ, respectivamente). La subunidad reguladora más altamente expresada es p85α; todos tres subunidades catalíticas son expresadas por los genes separados (Pik3ca, Pik3cb, y Pik3cd para p110α, p110β, y p110δrespectivamente). Las primeras dos isoformas p110 (α y β) se expresan en todas las células, pero p110δ se expresa principalmente en leucocitos, y se ha sugerido que se desarrolló en paralelo con el sistema inmune adaptativo. La reglamentación p101 y catalíticos p110γ subunidades constituyen el tipo IB PI3K y están codificadas por un solo gen.

Las subunidades p85 contienen SH2 y PHP (DominiosEn línea 'herencia mendeliana en el hombre' (OMIM) 171833). Los dominios SH2 se unen preferentemente a los residuos tirosina fosforilados en el contexto de la secuencia de aminoácido Y-X-X-M.[11][12]

Clases II y III

Resumen de vías de transducción de señal involucradas en apoptosis.

Clase II y III PI3K se distinguen de la clase I por su estructura y función.

Clase II comprende tres isoformas catalíticas (C2α, C2β y C2γ), pero, a diferencia de las clases I y III, sin proteínas reguladoras. Clase II catalizar la producción de PI (3P) de PI y PI (3,4) P2 de PIP; Sin embargo, poco se sabe sobre su papel en las células inmunes. C2α y C2β se expresan a través del cuerpo, sin embargo la expresión de C2γ se limita a los hepatocitos. La característica distintiva de la clase II PI3Ks es el dominio c-terminal C2. Este dominio carece de críticos residuos Asp para coordinar el atascamiento de Ca2+, lo que sugiere clase II PI3Ks unen lípidos en una Ca2+-manera independiente.

Clase III produce sólo PI (3) P de PI [8] Pero son más similares a la clase I en la estructura, como existen como un heterodímeros de un catalizador (Vps34) y un regulador subunidades (Vps15/p150). Clase III parece ser principalmente involucrada en el tráfico de proteínas y de las vesículas. Sin embargo, hay pruebas que demuestren que son capaces de contribuir a la eficacia de varios procesos importantes a las células inmunes, no menos importante la fagocitosis.

Genes humanos

Grupo Gene proteína alias Número CE
clase 2 PIK3C2A PI3K, clase 2, polipéptido alfa PI3K-C2Α 2.7.1.154
PIK3C2B PI3K, clase 2, polipéptido beta PI3K-C2Β
PIK3C2G PI3K, clase 2, polipéptido gamma PI3K-C2Γ
clase 3 PIK3C3 PI3K, clase 3 Vps34 2.7.1.137
clase 1 catalítica PIK3CA PI3K, polipéptido catalítico, alfa P110-α 2.7.1.153
PIK3CB PI3K, catalítico, polipéptido beta P110-β
PIK3CG PI3K, catalítico, polipéptido gamma P110-γ
PIK3CD PI3K, catalítico, polipéptido delta P110-δ
clase 1 regulatorio PIK3R1 PI3K, subunidad reguladora 1 (alfa) p85-α N / A
PIK3R2 PI3K, subunidad reguladora 2 (beta) p85-β
PIK3R3 PI3K, subunidad reguladora 3 (gamma) P55-γ
PIK3R4 PI3K, subunidad reguladora 4 P150
PIK3R5 PI3K, subunidad reguladora 5 P101
PIK3R6 PI3K, subunidad reguladora 6 p87

Mecanismo

El vario 3-phosphorylated fosfoinosítidos que se producen por PI () 3-quinasasPtdIns3P, PtdIns (3,4) P2, PtdIns (3,5) P2, y P3 PtdIns (3,4,5)) la función en un mecanismo por el cual un grupo surtido de señalización de las proteínas, que contiene Dominio PX, Dominios homologos Pleckstrin (Dominios de PH), Dominios FYVE y otros dominios Fosfoinositol-obligatorios, son reclutados a varias de las membranas celulares.

Función

PI 3-quinasas se han ligado a un grupo extraordinariamente diverso de las funciones celulares, incluyendo el crecimiento celular, proliferación, diferenciación, motilidad, supervivencia y tráfico intracelular. Muchas de estas funciones se refieren a la capacidad de clase que i PI 3-quinasas para activar proteína quinasa B (PKB, aka Akt) como en el Vía PI3K/AKT/mTOR. El p110δ y p110γ isoformas regulan diferentes aspectos de la respuesta inmune. PI 3-quinasas son también un componente clave de la vía de señalización de insulina. Por lo tanto, hay gran interés en el papel de la PI 3-quinasa señalización en Diabetes mellitus.

Mecanismo

El Pleckstrin dominio de homología de AKT se une directamente a P3 PtdIns (3,4,5) y PtdIns (3,4) P2, que son producidos por activa PI 3-quinasa.[13] Desde P3 PtdIns (3,4,5) y PtdIns (3,4) P2 están restringidos a la membrana plasmática, esto resulta en la translocación de AKT a la membrana plasmática. Asimismo, la quinasa dependiente de Fosfoinositol-1 (PDK1 o, rara vez se denomina PDPK1) también contiene un dominio de homología de pleckstrin que se une directamente a PtdIns (3,4,5) P3 y P2 PtdIns (3,4), causando que se translocan también a la membrana plasmática en la activación de la PI 3-quinasa. La colocalización de activado PDK1 y AKT permite AKT a ser fosforilado por PDK1 en treonina 308, conduce a la activación parcial de AKT. Completa activación de AKT se produce sobre la fosforilación de la serina 473 por el complejo TORC2 de la mTOR proteína quinasa. (La nomenclatura puede ser confusa. Tenga en cuenta que PDK1 también se refiere a la piruvato deshidrogenasa kinasa enzima relacionada, isoenzima 1. Asimismo, TORC2 también se refiere al factor de transcripción sin relación actividad transductor de CREB regulado 2, que recientemente ha sido rebautizada transcripción regulados por CREB coactivador 2 (CRTC2) para reducir la confusión). El Vía de señalización "PI3-k/AKT" se ha demostrado que se requerirán para un conjunto muy diverso de actividades celulares - destaca la proliferación celular y la supervivencia. El camino del fosfatidilinositol 3-quinasa/proteína quinasa B es estimulado en la protección de los astrocitos de apoptosis inducida por ceramida.[14]

Se han identificado muchas otras proteínas que son reguladas por P3 PtdIns (3,4,5), incluyendo Tirosina cinasa de Bruton (BTK), General Receptor de fosfoinosítidos-1 (GRP1) y el Vinculados O N-acetilglucosamina (O-GlcNAc) transferasa.

Cánceres

El clase IA PI 3-quinasa p110α está mutado en muchos tipos de cáncer. Muchas de estas mutaciones causan la cinasa a ser más activos. El PtdIns(3,4,5)P3 fosfatasa PTEN Eso contradice PI 3-quinasa señalización está ausente de muchos tumores. Por lo tanto, PI 3-quinasa actividad contribuye significativamente a transformación celular y el desarrollo de cáncer.[citación necesitada]

Aprendizaje y la memoria

PI3K también ha sido implicado en Potenciación a largo plazo (LTP). Todavía se discute si es necesario para la expresión o la inducción de la LTP. En las neuronas CA1 del hipocampo del ratón, PI3K está acomplejada con Receptores AMPA y compartimentado en la densidad postsináptica de sinapsis glutamatérgica.[15] PI3K es fosforilado a Receptor NMDA-la actividad CaMKII dependiente,[16] y entonces facilita la inserción de las subunidades AMPA-R GluR1 en la membrana plasmática. Esto sugiere que es necesario para la expresión de LTP PI3K. Además, los inhibidores de la PI3K suprimió la expresión de LTP en CA1 del hipocampo de rata, pero no afectan su inducción.[17] En particular, la dependencia de la expresión de LTP-fase tardía de PI3K parece disminuir con el tiempo.[18]

Sin embargo, otro estudio encontró que los inhibidores de la PI3K suprimieron la inducción, pero no la expresión de LTP en ratón CA1 del hipocampo.[19] El Vía PI3K reclutas también muchas otras proteínas aguas abajo, incluyendo mTOR,[20] GSK3Β,[21] y PSD-95.[20] El Vía PI3K-mTOR conduce a la fosforilación de p70S6K, una quinasa que facilita la actividad traslacional [22] ,[23] más lejos sugiriendo que PI3K es requerido para la fase de síntesis de la proteína de la inducción de la LTP en su lugar.

PI 3-quinasas como kinases de proteína

Muchas de las PI 3-quinasas parecen tener una actividad de la cinasa de serina/treonina in vitro; Sin embargo, no está claro si esto tiene algún papel en vivo.

Además de la clase I – clase III PI 3-quinasas hay un grupo de enzimas más distante relacionados que a veces son contemplados como clase IV PI 3-quinasas. Está compuesta por la clase IV PI 3-quinasas familia ataxia-telangiectasia mutado (ATM), ataxia-telangiectasia y Rad3 relacionados (ATR), Quinasa dependiente de ADN (DNA-PK) y Blanco mamífero de rapamicina (mTOR). Estos miembros de la superfamilia de PI 3-quinasa son quinasas serina/treonina proteína.

Inhibición

Todos PI 3-quinasas son inhibidas por las drogas wortmannin y LY294002, aunque algunos miembros de la clase II PI 3-quinasa familia Mostrar sensibilidad disminuida.

PI 3-quinasas inhibidores como terapéutica

Artículo principal: Inhibidor de PI3K

Como wortmannin y LY294002 son amplias inhibidores contra PI 3-quinasas y un número de proteínas sin relación en concentraciones más altas son demasiado tóxicos para utilizarse como terapéutica.[citación necesitada] Un número de compañías farmacéuticas ha estado trabajando recientemente en inhibidores específicos de PI 3-quinasa isoforma incluyendo la clase I PI 3-quinasa, p110δ la isoforma inhibidores específicos, IC486068 y IC87114, ICOS Corporation.[citación necesitada].GDC-0941 es un inhibidor altamente selectivo de p110α con poca actividad contra mTOR.

Véase también

  • Vía PI3K/AKT/mTOR

Referencias

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Lectura adicional

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Enlaces externos

  • Eucariotas recursos motivo lineal clase de adorno MOD_PIKK_1
  • Proteopedia Phosphoinositide_3-quinasas para explorar la estructura en 3D interactivo
  • PI-3 quinasa en las E.E.U.U. Biblioteca Nacional de medicina Encabezamientos de materia médica (Malla)
  • Vía de señalización PI3K/Akt

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