CAMK , también escrito como CaMK o CCaMK , es una abreviatura de la clase de enzimas de proteína quinasa dependiente de Ca2 + /calmodulina. Las CAMK se activan por aumentos en la concentración de iones de calcio intracelulares (Ca2 + ) y calmodulina . Cuando se activan, las enzimas transfieren fosfatos del ATP a residuos de serina o treonina definidos en otras proteínas, por lo que son proteínas quinasas específicas de serina/treonina . La CAMK activada está involucrada en la fosforilación de factores de transcripción y, por lo tanto, en la regulación de la expresión de genes que responden. La CAMK también trabaja para regular el ciclo de vida celular (es decir, la muerte celular programada), la reorganización de la red citoesquelética de la célula y los mecanismos involucrados en el aprendizaje y la memoria de un organismo. [1]
Tipos
Hay dos tipos comunes de proteínas quinasas CAM: quinasas CAM especializadas y multifuncionales.
Quinasas CAM específicas del sustrato
solo tienen un objetivo que pueden fosforilarse, como las quinasas de la cadena ligera de miosina. [1] Este grupo de proteínas incluye CAMK III. Puede encontrar más información sobre CAMKIII siguiendo este enlace.
Quinasas CAM multifuncionales
Tienen múltiples objetivos que pueden fosforilarse y se encuentran en procesos que incluyen la secreción de neurotransmisores, el metabolismo del glucógeno y la regulación de varios factores de transcripción. [1] CAMK II es la proteína principal de este subconjunto. Puede encontrar más información sobre CAMKII siguiendo este enlace.
Fosforilación del sustrato
Figura 1: Diagrama de cómo CAMK II se activa en presencia de calcio o calmodulina.
Una vez que las concentraciones de calcio en la célula aumentan, las quinasas CAM se saturan y se unen al máximo de cuatro moléculas de calcio. [1] Esta saturación de calcio activa la quinasa y le permite experimentar un cambio conformacional que le permite unirse a sus sitios objetivo de fosforilación. La CAMK elimina un grupo fosfato del ATP, generalmente utilizando un ion Mg 2+ , y lo agrega a la proteína CAM, volviéndola activa. [2] La quinasa CAM contiene un bucle de glicina altamente concentrado donde el fosfato gamma de la molécula de ATP donante puede unirse fácilmente a la enzima que luego utiliza el ion metálico para facilitar una transferencia suave de fosfato a la proteína objetivo. [3] Esta transferencia de fosfato luego activa el objetivo de la quinasa y completa el ciclo de fosforilación.
La figura 1 muestra cómo la presencia de calcio o calmodulina permite la activación de las quinasas CAM (CAMK II).
Figura 2: Ilustración gráfica de los dominios crudos de la proteína quinasa 1 dependiente de calcio/calmodulina [1]
Estructura
Todas las quinasas tienen una estructura común de un núcleo catalítico que incluye un sitio de unión de ATP junto con un sitio de unión de sustrato más grande. [4] El núcleo catalítico generalmente está compuesto de cadenas β y el sitio de unión de sustrato está compuesto de hélices α. [5] La mayoría de las quinasas CAM incluyen una variedad de dominios, que incluyen: un dominio catalítico, un dominio regulador, un dominio de asociación y un dominio de unión de calcio/calmodulina. [6]
CAMK yo
Como se muestra en la Figura 2, tiene una estructura de 2 lóbulos, que consta de un dominio catalítico de unión al sustrato y un dominio autoinhibitorio. [1] Para que el dominio autoinhibitorio se vuelva funcional, debe hacer que la proteína se adapte de tal manera que este dominio bloquee por completo el dominio del sustrato para que no pueda captar nuevos objetivos. La Figura 2 muestra en detalle la estructura y los dominios de CAMK I.
CAMK II
tiene una variedad de formas diferentes, siendo CAMK 2A la más común, como se muestra en la Figura 3. CAMK 2A tiene una estructura cristalina similar a un anillo, compuesta de grupos funcionales más pequeños. Estos grupos permiten la fosforilación dependiente de CaM de los objetivos, pero también permiten que la estructura se autofosforile y se vuelva independiente de CaM, [7] como se ve en la Figura 1. Esto significa que una vez que la proteína CAMK 2A es activada inicialmente por calcio o calmodulina, puede, a su vez, activarse aún más, por lo que no se vuelve inactiva incluso cuando no tiene calcio ni calmodulina.Figura 3: Imagen de CAMK 2A, que es una forma de quinasa dependiente de calcio/calmodulina en su forma cristalina.
Miembros de la familia
Los miembros de la clase de enzimas CAMK incluyen, entre otros:
^ abcdef Swulius MT, Waxham MN (septiembre de 2008). "Proteínas quinasas dependientes de Ca(2+)/calmodulina". Ciencias de la vida celular y molecular . 65 (17): 2637–57. doi :10.1007/s00018-008-8086-2. PMC 3617042 . PMID 18463790.
^ Adams JA (agosto de 2001). "Mecanismos cinéticos y catalíticos de las proteínas quinasas". Chemical Reviews . 101 (8): 2271–90. doi :10.1021/cr000230w. PMID 11749373.
^ Hemmer W, McGlone M, Tsigelny I, Taylor SS (julio de 1997). "Función de la tríada de glicina en el sitio de unión de ATP de la proteína quinasa dependiente de AMPc". The Journal of Biological Chemistry . 272 (27): 16946–54. doi : 10.1074/jbc.272.27.16946 . PMID 9202006. S2CID 33795382.
^ Hanks SK (2003). "Análisis genómico de la superfamilia de proteínas quinasas eucariotas: una perspectiva". Genome Biology . 4 (5): 111. doi : 10.1186/gb-2003-4-5-111 . PMC 156577 . PMID 12734000.
^ Taylor SS, Yang J, Wu J, Haste NM, Radzio-Andzelm E, Anand G (marzo de 2004). "PKA: un retrato de la dinámica de la proteína quinasa". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteínas y proteómica . 1697 (1–2): 259–69. doi :10.1016/j.bbapap.2003.11.029. PMID 15023366.
^ Hudmon A, Schulman H (1 de junio de 2002). "Proteína quinasa II dependiente de calmodulina/CA2+ neuronal: el papel de la estructura y la autorregulación en la función celular". Revisión anual de bioquímica . 71 (1): 473–510. doi :10.1146/annurev.biochem.71.110601.135410. PMID 12045104.
^ "CAMK2A proteina quinasa II alfa dependiente de calcio/calmodulina [Homo sapiens (humano)] - Gene - NCBI". www.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 20 de marzo de 2020 .
