Casein-Kinase 2 (CK2) ist eine hochkonservierte phosphorylierte Serin/Threonin-Kinase, die weit verbreitet in verschiedenen Eukaryoten vorkommt und eine Vielzahl von physiologischen Funktionen hat. CK2-Holoenzyme sind Heterotetramere, die aus zwei α-katalytischen Untereinheiten und zwei β-regulatorischen Untereinheiten bestehen, aber CK2-Monomere können auch unabhängig bestimmte physiologische Funktionen ausführen. Pflanzliches CK2 gehört größtenteils zur Multi-Gen-Familie. CK2 ist eine typische Multi-Substrat-Protein-Kinase mit Hunderten von Substraten. CK2 ist entscheidend für die Lebensfähigkeit von Zellen. Tiefgehende Forschungen haben auch allmählich gezeigt, dass CK2 wichtige physiologische Funktionen im Prozess der lichtvermittelten Genexpressionsregulation und der Kontrolle der Blütezeit, der Regulierung der biologischen Uhr, der stressresistenzbezogenen Signalwege und der Entwicklung von Samenembryonen spielt. Eine eingehende Untersuchung der spezifischen Signalwege, die an CK2 beteiligt sind, und ihrer regulatorischen Mechanismen in Pflanzen ist der Schlüssel zum Verständnis der Funktionen von CK2.

Einführungen

Casein-Kinase 2 (CK2) ist eine hochkonservierte phosphorylierte Serin/Threonin-Kinase, die weit verbreitet in verschiedenen Eukaryoten vorkommt und mehrere physiologische Funktionen hat. Als die früheste identifizierte Protein-Kinase gibt es Hunderte möglicher Zielstellen in CK2, die an vielen wichtigen physiologischen Prozessen wie der biologischen Uhr, Photoperioden und der Entwicklung von Pflanzenblüten sowie der Regulation der ABA/stressbezogenen Genexpression beteiligt sind. CK2 hat einige charakteristische Merkmale. Zum Beispiel ist CK2 acidophil, und sein Rezeptor wird an der Stelle phosphoryliert, die mehrere saure Aminosäuren enthält. Neben der Verwendung von ATP als Phosphatdonor kann auch GTP von CK2 verwendet werden, um Phosphatgruppen bereitzustellen. CK2 wird nicht selbst durch Phosphorylierung reguliert und ist unempfindlich gegenüber allen derzeit bekannten sekundären Botenstoffen. Obwohl es kontinuierlich neue Forschungsergebnisse gibt, gibt es noch viel zu tun, um CK2 und seine Teilnahme an physiologischen Prozessen und spezifischen physiologischen Funktionen aus biochemischer und genetischer Perspektive vollständig zu verstehen, und wenig ist über den regulatorischen Mechanismus von CK2 bekannt. Daher war CK2 immer eines der Forschungsinteressen der Menschen.

Funktionen

Als hochkonservierte Protein-Kinase, die weit verbreitet in Tieren, Pflanzen und Pilzen vorkommt, ist CK2 entscheidend für die Lebensfähigkeit von Zellen. CK2 ist auch am Zellzyklusprozess in Pflanzen beteiligt, aber seine Rolle bei der Bestimmung des Zellschicksals wurde nicht gut untersucht. In Pflanzen ist CK2 an der Regulation der Genexpression im Lichtsignaltransduktionsweg beteiligt. HY5, ein wichtiges Mitglied des Lichtsignalwegs von Arabidopsis, spielt hauptsächlich eine Rolle bei der Förderung der Morphogenese des Lichts und wird von CK2 reguliert, was sicherstellt, dass eine bestimmte Menge an HY5 in einem hyperphosphorylierten Zustand vorhanden ist und vor dem Abbau durch das Proteasom im Dunkeln geschützt wird. Diese Aktivität ermöglicht es HY5, schnell nach dem Übergang von Nacht zu Tag zu arbeiten. Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass CK2 an der Regulierung der biologischen Uhr beteiligt ist. Der zirkadiane Rhythmus wird durch die Transkriptions-Rückkopplungsschleife des biologischen endogenen Oszillators aufrechterhalten, aber posttranskriptionale Regulationen wie Phosphorylierung spielen ebenfalls eine Schlüsselrolle.

Rolle bei der Tumorentstehung

In Substratarrays, die durch CK2 verändert werden können, wurden viele Substrate gefunden, die in Brust-, Lungen-, Kolon- und Prostatakrebs an Häufigkeit zunehmen. Zunehmende Substratkonzentrationen in Krebszellen könnten darauf hindeuten, dass die Zellen Überlebensvorteile haben, und dass die Aktivierung vieler dieser Substrate CK2 erfordert. Die anti-apoptotische Funktion von CK2 ermöglicht es Krebszellen auch, dem Zelltod zu entkommen und weiterhin zu proliferieren. Die Rolle von CK2 in der Zellzyklusregulation, die unter normalen Umständen gestoppt werden sollte, könnte auch auf die Rolle von CK2 hinweisen, die den Zellzyklus voranschreiten lässt. Dies fördert CK2 auch als mögliches therapeutisches Ziel für Krebsmedikamente. In Kombination mit anderen effektiven Krebstherapien können CK2-Inhibitoren die Wirksamkeit anderer Therapien erhöhen, indem sie eine medikamenteninduzierte Apoptose in normalem Tempo ermöglichen.

Referenz:

1. Ahmad KA, E; et al. Protein kinase CK2--a key suppressor of apoptosis. Advances in Enzyme Regulation. 2008, 48: 179–87.