En enzimología , una ceramida quinasa , también abreviada como CERK , ( EC 2.7.1.138) es una enzima que cataliza la reacción química :
Así, los dos sustratos de esta enzima son el ATP y la ceramida , mientras que sus dos productos son el ADP y la ceramida-1-fosfato.
Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , concretamente a las que transfieren grupos que contienen fósforo ( fosfotransferasas ) con un grupo alcohol como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es ATP:ceramida 1-fosfotransferasa . Esta enzima también se llama acilesfingosina quinasa . Esta enzima participa en el metabolismo de los esfingolípidos .
CERK está codificado por el gen CERK. El gen CERK está ubicado en el cromosoma humano 22q 13, contiene 13 exones y tiene aproximadamente 4,5 kb de longitud. [1] CERK comparte homología de secuencia con la esfingosina quinasa tipo I, incluido un dominio de homología de pleckstrina (PH) N-terminal y un dominio de diacilglicerol quinasa . Las búsquedas BLAST de etiquetas de secuencia expresada (EST) realizadas por Sugiura y colegas [1] han arrojado resultados que muestran genes CERK ortólogos en otros eucariotas, incluidos Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans y Oryza sativa . También se ha clonado un homólogo de ratón.
El gen completo del CERK humano contiene 4459 pb, que consta de una región 5' no traducida de 123 pb , una región 3' no codificante de 2772 pb y un marco de lectura abierto de 1611 pb . El análisis de secuencia de CERK supuestamente sugiere que existen los siguientes sitios de modificación postraduccional : 4 sitios de N- glicosilación , 15 sitios de fosforilación , 5 sitios de prenilación y 2 sitios de amidación . El gen completo del CERK de ratón difería ligeramente y contenía un marco de lectura abierto de 1593 pb. La disminución de la longitud del marco de lectura abierto da como resultado la pérdida de 2 sitios de prenilación y 1 sitio de amidación.
En el CERK humano, existe un elemento de respuesta al ácido retinoico (RARE) entre -40 pb y -28 pb y contiene la secuencia: TCCCCG C CGCCCG. RARE-like juega un papel en la regulación de la transcripción de CERK. Se sospecha que, en presencia de ácido totalmente transretinoico (ATRA), el factor de transcripción I del promotor de ovoalbúmina de pollo (COUP-TFI), el receptor de ácido retinoico (RAR α ), el receptor de retinoide X (RXR α ) se unen al tipo RARE. de CERK en células 5H-SY5Y. Sin embargo, la expresión de CERK varía según la línea celular . A diferencia de las células de neuroblastoma SH-SY5Y, las células de leucemia HL60 no demostraron unión a CERK incluso en presencia de ATRA. Esto sugiere que la expresión diferencial de RAR α , RXR α y COUP-PTI puede determinar los niveles de transcripción en varias líneas celulares. [2]
CERK es una enzima de 537 aminoácidos en humanos (531 en ratones). [1] CERK se descubrió por primera vez en 1989 cuando se co-purificó con vesículas sinápticas de células cerebrales . [3] Tras su descubrimiento, se propuso que CERK fuera una ceramida quinasa que funciona en presencia de una concentración μM de aniones de calcio . [3] [4] Dado que CERK carece de un sitio de unión al calcio, el mecanismo regulador de CERK no se conocía bien. Más tarde se confirmó que CERK se une a la calmodulina en presencia de calcio, lo que indica que la calmodulina se une primero al calcio y luego a CERK. [5] Una vez unido, CERK se vuelve activo y es capaz de fosforilar ceramidas. [5] La unión de calmodulina se produce entre los aminoácidos 420 y 437 en CERK en un supuesto motivo de unión a calmodulina 1-8-14B . El motivo de unión en CERK contiene leu -422, phe -429 y leu-435 que corresponden respectivamente a los aminoácidos hidrofóbicos primero, octavo y decimocuarto a los que se une la calmodulina. La mutación de Phe-429 da como resultado una unión débil a la calmodulina, mientras que las mutaciones de Phe-331 o Phe-335 excluyen por completo la unión.
La actividad de CERK se ha observado principalmente en neutrófilos humanos , [6] [7] células granulares del cerebro , [8] y células pulmonares derivadas del epitelio . [9] Cuando está inactivo, CERK se suspende dentro del citosol de la célula. [10] Cuando CERK es activada por la interleucina-1β , [9] se localiza en el transgolgi , [11] y desde allí, posiblemente se entrega a la membrana plasmática . [10] La activación también puede hacer que CERK se localice dentro de los endosomas . [11] El dominio PH de CERK desempeña un papel integral en esta localización. [10] Una vez localizado, en el trans-golgi, CERK activa la fosfolipasa A2 citosólica (cPLA 2 ) que se ha localizado en el trans-golgi. La activación de cPLA 2 da como resultado la hidrólisis de los fosfolípidos de membrana para producir ácido araquidónico . [12] También se ha demostrado que la ceramida quinasa regula la localización y el nivel de fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP2) producido a partir de NORPA, un homólogo de fosfolipasa C en Drosophila melanogaster . [13] Además de la localización endosómica y transgolgi, se ha descubierto que CERK se localiza en la membrana mitocondrial externa en el sitio de localización de la COX-2 en las células A549 . [11]
Como lípido quinasa, CERK es responsable de la fosforilación de ceramidas. CERK es capaz de fosforilar múltiples especies de ceramidas. Aunque CERK fosforila las ceramidas C2, C20, C22 y C24, la especificidad del sustrato es bastante pobre. Por el contrario, CERK tiene la mayor especificidad de sustrato para las ceramidas C6, C8 y C16, lo que indica que la ubicación del grupo esfingosina desempeña un papel en la especificidad. [1] [11] La dihidroceramida también puede ser fosforilada por CERK, pero en menor medida. A diferencia de la ceramida C6, CERK tiene una baja especificidad por la dihidroceramida C6, pero conserva una alta especificidad por la dihidroceramida C8. [1] [11] Las proteínas transportadoras de ceramidas (CERT) transportan ceramidas a CERK para su fosforilación. Se cree que la fosforilación de ceramidas para producir ceramida-1-fosfato (C-1-P) facilita la localización de cPLA2 en el transgolgi para que CERK pueda activar cPLA2. [11]
"La producción de C-1-P refuerza la supervivencia y proliferación celular ". Se ha demostrado que C-1-P promueve la síntesis de ADN en los fibroblastos . [14] C-1-P también previene la apoptosis al inhibir la vía caspasa-9 / caspasa-3 y prevenir la fragmentación del ADN en los macrófagos . Se cree que esto ocurre a través de la interacción de C-1-P y el bloqueo de la funcionalidad de la esfingomielinasa ácida . Esto da como resultado una producción disminuida de ceramida, lo que impide la apoptosis. Recientemente, se ha demostrado que la fosforilación de ceramida a través de CERK estimula la proliferación de mioblastos . Se demostró que C-1-P perpetúa la fosforilación de la glucógeno sintasa quinasa-3 β y de la proteína del retinoblastoma , lo que contribuye a la transición de la fase G1 a la fase M del ciclo celular . Además, la producción de C-1-P parece dar como resultado una mayor expresión de ciclina D. [15] CERK ha demostrado capacidad para activar fosfatidilinositol 3-quinasa / Akt ( PI3K /Akt) , ERK 1/2 y mTOR . [15] La capacidad de CERK para producir moléculas de señalización que facilitan la activación de la proliferación celular, así como su interacción con PI3K/Akt, y mTOR indican que la expresión desregulada de CERK puede provocar cáncer . [ cita necesaria ] En Drosophila, Dasgupta et al 2009 encuentran que CerK aumenta la actividad de ceramida proapoptótica y esto aumenta el recambio apoptótico de las células fotorreceptoras . [dieciséis]
Además de la supervivencia y proliferación celular, CERK ha estado implicado en muchos otros procesos. Se cree que CERK participa en la alteración de la estructura de la balsa lipídica mediante la producción de C-1-P, contribuyendo a la formación de fagosomas en los leucocitos polimorfonucleares . [17] También se ha descubierto que CERK participa en la desgranulación de los mastocitos dependiente del calcio . [5] [18]
