CAMK-ähnliche (CAMKL) Familie

CAMK, auch bekannt als CaMK, ist eine Abkürzung für Enzyme der Ca²⁺/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase-Klasse. Es handelt sich um eine Serin/Threonin-spezifische Proteinkinase, die durch den Calcium/Calmodulin-Komplex reguliert wird. Dieses Keimbahnprotein zeigt einen Memory-Effekt, wenn es aktiviert wird. CAMK wird durch die Erhöhung der Konzentration von intrazellulärem Calcium (Ca²⁺) und Calmodulin aktiviert. Nach der Aktivierung übertragen diese Enzyme Phosphat von ATP auf Serin- oder Threoninreste in anderen Proteinen, weshalb sie Serin/Threonin-spezifische Proteinkinasen sind. Aktiviertes CAMK ist an der Phosphorylierung von Transkriptionsfaktoren beteiligt und somit an der Regulation der Expression von Antwortgenen. CAMK kann auch den Lebenszyklus von Zellen regulieren (d. h. programmierter Zelltod), die Umstrukturierung des Zytoskelettnetzwerks sowie Mechanismen, die am Lernen und Gedächtnis von Organismen beteiligt sind.

Typen

Es gibt zwei Typen von Calmodulin-Kinasen:

Spezifische Calmodulin-Kinase: Zum Beispiel Myosin-Leichtketten-Kinase, die Myosin phosphorylieren und eine Muskelkontraktion auslösen kann. Vielseitige Calmodulin-Kinase: Diese Proteine werden auch zusammenfassend als CalM Kinase II bezeichnet und spielen eine wichtige Rolle bei vielen biologischen Reaktionen. Zum Beispiel bei der Sekretion von Neurotransmittern, der Regulation von Transkriptionsfaktoren und dem Glykogenstoffwechsel. Etwa 1 % bis 2 % des Proteins im Gehirn ist Calmodulin-Kinase II.

Struktur

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

CAMK1

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

Abbildung 1. Proteinstruktur von CAMK1.

CAMKII

Die Empfindlichkeit des CaMKII-Enzyms gegenüber Calcium und Calmodulin wird durch variable und selbstassoziierte Domänen gesteuert. 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 Anhäufung einer großen Menge an Calcium und Calmodulin erfolgt die Autophosphorylierung, was zu einer kurzfristigen kontinuierlichen Aktivierung des CaMKII-Enzyms führt. Allerdings wird der Threonin-286-Rest schließlich dephosphoryliert, was zur Inaktivierung von CaMKII führt.

Abbildung 2. Die Struktur der Kinasedomäne von CaMKII.

CAMKIII

Eukaryotische 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 Regulation der Proteinsynthese verbindet. Sie phosphoryliert den eukaryotischen Elongationsfaktor 2 (EEF2) und hemmt dadurch die Funktion von EEF2. Die Aktivität dieser Kinase ist bei vielen Krebsarten erhöht und könnte ein valides Ziel für die Krebstherapie sein. Es wird auch angenommen, dass eEF-2K eine Rolle bei den schnellen antidepressiven Effekten von Ketamin durch die Regulation der neuronalen Proteinsynthese spielt.

CAMKIV

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

Referenz

1. Swulius MT; et al. Ca(2+)/Calmodulin-abhängige Proteinkinasen. Cellular and Molecular Life Sciences. 2008, 65 (17): 2637–57.