CAMK-ähnliche (CAMKL) Familie

CAMK, auch bekannt als CaMK, ist eine Abkürzung für Enzyme der Klasse der Ca²⁺/Calmodulin-abhängigen Proteinkinasen. Es handelt sich um eine serin/threonin-spezifische Proteinkinase, die durch den Calcium/Calmodulin-Komplex reguliert wird. Dieses Keimbahnprotein zeigt einen Gedächtniseffekt, wenn es aktiviert wird. CAMK wird aktiviert, indem die Konzentration von intrazellulärem Calcium (Ca²⁺) und Calmodulin erhöht wird. Nach der Aktivierung übertragen diese Enzyme Phosphat von ATP auf Serin- oder Threoninreste, die in anderen Proteinen definiert sind, sodass sie serin/threonin-spezifische Proteinkinasen sind. Aktiviertes CAMK ist an der Phosphorylierung von Transkriptionsfaktoren beteiligt und spielt daher eine Rolle bei der Regulierung der Expression von Antwortgenen. CAMK kann auch den Lebenszyklus von Zellen (d.h. programmierter Zelltod), die Umstrukturierung des zytoskelettalen Netzwerks und Mechanismen, die mit Lernen und Gedächtnis von Organismen verbunden sind, regulieren.

Typen

Es gibt zwei Typen von Calmodulin-Kinasen:

Spezifische Calmodulin-Kinase: zum Beispiel Myosin-Leichtkettenkinase, die Myosin phosphorylieren und Muskelkontraktionen verursachen kann. Vielseitige Calmodulin-Kinase: Diese Proteine sind auch kollektiv als CalM-Kinase II bekannt und spielen eine wichtige Rolle in vielen biologischen Reaktionen, wie der Sekretion von Neurotransmittern, der Regulierung von Transkriptionsfaktoren und dem Glykogenstoffwechsel. Etwa 1% bis 2% des Proteins im Gehirn ist Calmodulin-Kinase II.

Struktur

Calmodulin-Kinase umfasst eine N-terminal katalytische Region, eine regulatorische Region und eine kombinierte Region.

CAMK1

Calcium/Calmodulin-abhängige Proteinkinase Typ 1 ist ein Enzym, das durch das CAMK1-Gen beim Menschen kodiert wird. Calmodulin-abhängige Proteinkinase I wird in vielen Geweben exprimiert und ist Teil der Calmodulin-abhängigen Proteinkinase-Kaskade. Calcium/Calmodulin aktiviert direkt die Calcium/Calmodulin-abhängige Proteinkinase I durch Bindung an Enzyme und fördert indirekt die Phosphorylierung und synergistische Aktivierung der Calcium/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase I.

Abbildung 1. Proteinstruktur von CAMK1.

CAMKII

Die Empfindlichkeit des CaMKII-Enzyms gegenüber Calcium und Calmodulin wird durch variable und selbstassoziierte Domänen kontrolliert. Dieses Empfindlichkeitsniveau von CaMKII reguliert auch verschiedene Aktivierungszustände des Enzyms. Zunächst wird das Enzym aktiviert; jedoch findet keine Autophosphorylierung statt, da nicht genügend Calcium oder Calmodulin vorhanden ist, um an eine benachbarte Untereinheit zu binden. Mit der Ansammlung einer großen Menge an Calcium und Calmodulin erfolgt die Autophosphorylierung, was zu einer kontinuierlichen Aktivierung des CaMKII-Enzyms für einen kurzen Zeitraum führt. Schließlich wurde jedoch das Threonin-286-Rest dephosphoryliert, was zur Inaktivierung von CaMKII führt.

Abbildung 2. Die Struktur der Kinase-Domäne von CaMKII.

CAMKIII

Eukaryotischer Elongationsfaktor 2 Kinase (eEF-2 Kinase oder eEF-2K), auch bekannt als Calmodulin-abhängige Proteinkinase III (CAMKIII) und Calcium/Calmodulin-abhängige eukaryotische Elongationsfaktor 2 Kinase, ist ein menschliches Enzym eEF-2 Kinase, eine hochkonservierte Proteinkinase im Calmodulin-vermittelten Signalweg, die mehrere upstream Signale mit der Regulierung der Proteinsynthese verbindet. Es phosphoryliert den eukaryotischen Elongationsfaktor 2 (EEF2) und hemmt damit die Funktion von EEF2. Die Aktivität dieser Kinase ist in vielen Krebsarten erhöht und könnte ein gültiges Ziel für die Krebsbehandlung sein. Es wird auch vorgeschlagen, dass eEF-2K eine Rolle bei den schnellen antidepressiven Effekten von Ketamin durch seine Regulierung der neuronalen Proteinsynthese spielen könnte.

CAMKIV

Calcium/Calmodulin-abhängige Proteinkinase Typ IV ist ein Enzym, das durch das CAMK4-Gen im menschlichen Körper kodiert wird. Das Produkt dieses Gens gehört zur Familie der Serin/Threonin-Proteinkinasen und gehört zur Ca²⁺/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase (CAMK) Untergruppe. Diese Enzym ist eine multifunktionale Serin/Threonin-Proteinkinase mit begrenzter Gewebeverteilung und ist an der transkriptionalen Regulation von Lymphozyten, Neuronen und männlichen Keimzellen beteiligt.

Referenz

1. Swulius MT; et al. Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinases. Cellular and Molecular Life Sciences. 2008, 65 (17): 2637–57.