Войти
Протеинкиназы типа С эпсилон ( PKCε) представляет собой фермент, который у человека кодируется PRKCE гена. PKCε является изоформой большого семейства протеинкиназ PKC, которые играют множество ролей в различных тканях. В клетках сердечной мышцы PKC регулирует сокращение мышц за счет своего действия на саркомерные белки, а PKC модулирует метаболизм сердечных клеток посредством своего действия на митохондрии. PKC является клинически значимым, поскольку он играет центральную роль в кардиопротекции против ишемического повреждения и в развитии сердечной гипертрофии.
Человек PRKCE ген (Ensembl ID: ENSG00000171132) кодирует белок PKCε (UniProt ID: Q02156), который является 737 аминокислот в длину с молекулярной массой 83,7 кДа. Семейства ПКС из серина - треонин киназ содержит тринадцать PKC изоформы, и каждая изоформа можно выделить различия в первичной структуре, экспрессии генов, субклеточном локализации и режимов активации. Эпсилон- изоформа PKC обильно экспрессируется в кардиомиоцитах взрослых, являясь наиболее высокоэкспрессированной из всех новых изоформ PKC-δ, -ζ и –η. PKCε и другие изоформы PKC требуют фосфорилирования по сайтам треонин -566, треонин -710 и серин -729 для созревания киназы. Эпсилон изоформы из PKC отличается от других изоформ по положению С2, псевдосубстрата, и домены С1; различные вторичные мессенджеры в различных комбинациях могут действовать на домен C1, направляя субклеточную транслокацию PKCε.
Было обнаружено, что рецепторы для активированной C-киназы (RACK) закрепляют активную PKC в непосредственной близости от субстратов. PKCε, по-видимому, имеет предпочтительное сродство к изоформе (RACK / RACK2); в частности, домен C2 PKCε в аминокислотах 14–21 (также известный как εV1-2) связывается (RACK / RACK2), и пептидные ингибиторы, нацеленные на εV1-2, ингибируют транслокацию и функцию PKCε в кардиомиоцитах, в то время как пептидные агонисты усиливают транслокацию. Было продемонстрировано, что изменение динамики взаимодействия (RACK / RACK2) и (RACK1) с PKC может влиять на фенотип сердечной мышцы.
Активированный PKCε перемещается к различным внутриклеточным мишеням. В сердечной мышце PKC перемещается в саркомеры по Z-линиям после стимуляции α-адренергических и эндотелиновых (ЕТ) А- рецепторов. Также было показано, что множество агонистов индуцируют транслокацию PKC из цитозольной фракции во фракцию частиц в кардиомиоцитах, включая, но не ограничиваясь, PMA или норэпинефрин ; арахидоновая кислота ; ЕТ-1 и фенилэфрин ; ангиотензин II и диастолическое растяжение; аденозин ; гипоксия и фактор стволовых клеток, индуцированный Akt ; АФК, генерируемые фармакологической активацией митохондриального калий-чувствительного АТФ-канала (митоК (АТФ)) и лиганда рецептора, сопряженного с эндогенным G-белком, апелина.
Протеинкиназа C (PKC) представляет собой семейство серин- и треонин-специфичных протеинкиназ, которые могут активироваться кальцием и вторым мессенджером диацилглицерином. Члены семейства PKC фосфорилируют широкий спектр белковых мишеней и, как известно, участвуют в различных клеточных сигнальных путях. Члены семейства PKC также служат основными рецепторами сложных эфиров форбола, класса промоторов опухолей. Каждый член семейства PKC имеет определенный профиль экспрессии и, как полагают, играет особую роль в клетках. Белок, кодируемый этим геном, является одним из членов семейства PKC. Было показано, что эта киназа участвует во многих различных клеточных функциях, таких как апоптоз, кардиозащита от ишемии, реакция теплового шока, а также экзоцитоз инсулина.
PKCε перемещается в саркомеры сердечной мышцы и модулирует сократительную способность миокарда. PKCε связывает RACK2 на Z-линиях с EC 50 86 нМ; PKCε также связывается на костамерах с синдеканом-4. Было показано, что PKC связывает F-актин в нейронах, который модулирует синаптическую функцию и дифференцировку; однако неизвестно, связывает ли PKC с саркомерный актин в мышечных клетках. Саркомерные белки были идентифицированы в сигнальных комплексах PKCε, включая актин, cTnT, тропомиозин, десмин и легкую цепь миозина-2 ; у мышей, экспрессирующих конститутивно активную PKCε, все саркомерные белки проявляли большую ассоциацию с PKCε, а cTnT, тропомиозин, десмин и легкая цепь миозина-2 демонстрировали изменения в посттрансляционных модификациях.
PKC связывает и фосфорилирует сердечный тропонин I (cTnI) и сердечный тропонин T (cTnT) в комплексе с тропонином C (cTnC) ; фосфорилирование cTnI по остаткам серин -43, серин- 45 и треонин -144 вызывает угнетение функции актомиозина S1 MgATPase. Эти исследования были дополнительно подтверждаются тем, выполнены в изолированном, кожура сердечных мышцы волокон, показывая, что в пробирке фосфорилирования из cTnI по PKCε или серином -43/45 мутация в глутамат к мимическим фосфорилированиям десенсибилизируются миофиламенты с кальцием и снижением максимального напряжения и скорости скольжения нити. Фосфорилирования на cTnI в серин -5/6 также показали, что этот депрессивный эффект. Дальнейшее подтверждение было получено в исследованиях in vivo, в которых мыши, экспрессирующие мутантный cTnI ( серин 43/45 аланин ), демонстрировали повышенную сократительную способность сердца.
Помимо саркомеров, PKC также нацелен на сердечные митохондрии. Протеомный анализ PKCε сигнальных комплексов у мышей, экспрессирующих конститутивно-активные, сверхэкспрессия PKCε идентифицировали несколько взаимодействующих партнеров в митохондриях которых белок обилие и посттрансляционные модификации были изменены в трансгенных мышах. Это исследование было первым, которое продемонстрировало PKCε на внутренней митохондриальной мембране, и было обнаружено, что PKCε связывает несколько митохондриальных белков, участвующих в гликолизе, цикле TCA, бета-окислении и переносе ионов. Однако оставалось неясным, как PKCε перемещается с внешней на внутреннюю митохондриальную мембрану, пока Budas et al. обнаружили, что белок теплового шока 90 (Hsp90) координируется с транслоказой внешней митохондриальной мембраны-20 (Tom20) для перемещения PKCε после прекондиционирующего стимула. В частности, пептид из семи аминокислот, названный TAT-εHSP90, гомологичный последовательности Hsp90 в домене PKCε C2, индуцировал транслокацию PKCε на внутреннюю митохондриальную мембрану и кардиозащиту.
Было также показано, что PKCε играет роль в модуляции перехода митохондриальной проницаемости (MPT); добавление PKC к кардиомиоцитам ингибирует MPT, хотя механизм неясен. Первоначально считалось, что PKC защищает митохондрии от MPT посредством своей ассоциации с VDAC1, ANT и гексокиназой II ; однако генетические исследования с тех пор исключили это, и последующие исследования идентифицировали F0 / F1 АТФ-синтазу как основной компонент внутренней митохондриальной мембраны, а Bax и Bak как потенциальные компоненты внешней мембраны. Эти результаты открыли новые возможности для исследования роли PKCε в митохондриях. Было обнаружено несколько вероятных мишеней действия PKC, влияющих на MPT. PKCε взаимодействует с ERK, JNKs и p38, а PKCε прямо или косвенно фосфорилирует ERK и впоследствии Bad. PKCε также взаимодействует с Bax в раковых клетках, и PKCε модулирует его димеризацию и функцию. Было показано, что активация PKC с помощью специфического активатора, εRACK, до ишемического повреждения связана с фосфорилированием АТФ-синтазы F0 / F1. Более того, модуляторный компонент ANT регулируется PKCε. Эти данные предполагают, что PKCε может действовать на множественные модуляторные мишени функции MPT; необходимы дальнейшие исследования, чтобы раскрыть конкретный механизм.
Результаты фосфорилирования PKCε на животных моделях были подтверждены на людях; PKC фосфорилирует cTnI, cTnT и MyBPC и снижает чувствительность миофиламентов к кальцию. Индукция PKC происходит при развитии гипертрофии сердца после таких стимулов, как миотрофин, механическое растяжение и гипертензия. Точная роль PKCε в индукции гипертрофии обсуждалась. Ингибирование PKC во время перехода от гипертрофии к сердечной недостаточности увеличивает продолжительность жизни; однако ингибирование транслокации PKC с помощью пептидного ингибитора увеличивает размер кардиомиоцитов и экспрессию панели гипертрофических генов. Роль киназы фокальной адгезии на костамерах в чувствительности к деформации и модуляции длины саркомера была связана с гипертрофией. Активация FAK с помощью PKC происходит после гипертрофического стимула, который модулирует сборку саркомера. PKCε также регулирует динамику CapZ после циклической деформации.
Трансгенные исследования с участием PKC также пролили свет на его функцию in vivo. Сердечно-специфическая сверхэкспрессия конститутивно-активной PKCε (9-кратное увеличение белка PKC, 4-кратное увеличение активности), индуцированная гипертрофией сердца, характеризуется увеличенной толщиной передней и задней стенки левого желудочка. Более позднее исследование показало, что старение трансгенных мышей PKCε вызывает дилатационную кардиомиопатию и сердечную недостаточность к 12-месячному возрасту], характеризуемое сохранением механизма Франка-Старлинга и истощением сократительного резерва. Скрещивание трансгенных мышей PKCε с мутантными мышами cTnI, лишенными сайтов фосфорилирования PKC ( серин- 43 / серин- 45, мутированный в аланин ), ослабляло сократительную дисфункцию и экспрессию гипертрофических маркеров, предлагая критически важные механизмы понимания.
Дж. М. Дауни был первым, кто представил роль PKC в кардиопротекции против ишемического реперфузионного повреждения в 1994 г.; это семенная идея стимулировала ряд исследований, в которых рассмотрены различные изоформы из ПКСА. PKCε, как было продемонстрировано, играет центральную роль в прекондиционировании в многочисленных независимых исследованиях, с его наиболее известным действием на сердечные митохондрии. Впервые это было продемонстрировано Ping et al. что в пяти различных режимах прекондиционирования у кроликов в сознании эпсилон-изоформа PKC специфически перемещалась из цитозольной фракции во фракцию частиц. Это открытие было подтверждено множеством независимых исследований, проведенных вскоре после этого, и с тех пор наблюдалось на множестве животных моделей и человеческих тканях, а также в исследованиях с использованием активаторов / ингибиторов трансгенеза и PKC.
Митохондриальные мишени PKC, участвующие в кардиопротекции, активно исследуются, поскольку транслокация PKC в митохондрии после защитных стимулов является одной из наиболее общепринятых кардиозащитных парадигм. Было показано, что PKC воздействует на алкогольдегидрогеназу 2 (ALDH2) и фосфорилирует ее после предварительных стимулов, которые увеличивают активность ALDH2 и уменьшают размер инфаркта. Более того, PKC взаимодействует с субъединицей IV цитохром с оксидазы (COIV), и прекондиционирующие стимулы вызывают фосфорилирование COIV и стабилизацию белка и активности COIV. Митохондриального АТФ-чувствительных калиевых каналов (mitoK (АТФ)) также взаимодействует с PKCε; фосфорилирование из mitoK (АТФ) следующее предобусловливание открытия канала стимулы потенцирует. PKCε модулирует взаимодействие между субъединицей Kir6.1 из mitoK (АТФ) и коннексин-43, взаимодействие которых совещается кардиопротекция. Наконец, были идентифицированы несколько митохондриальных метаболических мишеней фосфорилирования PKC, участвующих в кардиопротекции после активации с помощью εRACK, включая митохондриальные респираторные комплексы I, II и III, а также белки, участвующие в гликолизе, окислении липидов, метаболизме кетоновых тел и белки теплового шока.
Роль PKCε действующего в не- митохондриальных регионов кардиомиоцитов менее понятен, хотя некоторые исследования определили саркомер цели. PKCε транслокация саркомеров и фосфорилирования из cTnI и cMyBPC участвует в каппа-опиоидных - и α-адренергических -зависимой прекондиционирование, что замедляет миозина езда на велосипеде скорость, тем самым защищая устройство сократительную от повреждений. Было также обнаружено, что активация PKC с помощью εRACK перед ишемией фосфорилирует легкую цепь-2 желудочкового миозина, однако функциональное значение остается неясным. Белок, кэпирующий актин, CapZ, по- видимому, влияет на локализацию PKCε на Z-линиях и модулирует ответ кардиомиоцитов на ишемическое повреждение. Кардиозащита у мышей с уменьшением CapZ показала усиление транслокации PKCε в саркомеры, таким образом предполагая, что CapZ может конкурировать с PKCε за связывание RACK2.
Нокаутные и молекулярные исследования на мышах показывают, что эта киназа важна для регуляции поведенческой реакции на морфин и алкоголь. Он также играет роль в передаче сигналов, опосредованной липополисахаридами (LPS), в активированных макрофагах и в контроле тревожного поведения.
PKC-эпсилон имеет широкий спектр субстратов, включая ионные каналы, другие сигнальные молекулы и белки цитоскелета.
Было показано, что PKC-epsilon взаимодействует с:
Биологический портал 
