AGC-Proteiinikinaasit.: PKB,/ ja muut Akt

Fosfatidi-inositolien aineenvaihdunnasta ei voi puhua ilman että selvitää myös aineenvaihdunnan alalla toimivia proteiinikinaaseja.

LÄHDE: Tässä kerrotaan muutamista proteiinikinaaseista tarkemmin sivulla 32.
Christian Rommel, Bart Vanhaesebroeck, Peter K.Vogt toimittivat kirjan nimeltä Phosphoinositide 3-kinase in Health and Disease .Vol. 1.
(Sivu 10 johdannosta)

AGC-ryhmä proteiinikinaaseja käsittää mm PKA, PKB, PKC ja PKG entsyymit. Myös S6K, RSK, SGK.AGC-kinaasiryhmä saa nimensä näistä kinaaseista PKA, PKG, PKC)
AGC-kinaaseilla on yhteinen upstream aktivaattopri PDK1, (master kinase). Konstituellisti aktiivina se fosforyloi ja aktivoi AGC-substraattejaan jos sekundäärivälittäjäaine PI(3,4,5)P3 pitoisuus nousee. Se löydettiin ensi kerran insuliinin signaalijohtumisen alueelta, kun se aktivoi PKB entsyymiä.

PKB ( säätelee solun elinkykyä,proliferaatiota ja glukoosihomeostaasia)
Seriini/threoniini proteiinikinaas B, PKB tunnetaan myös nimellä Akt.
PKB omaa kolme isoformia PKB alfa (Akt 1), PKB beeta 8Akt 29 ja PKBgamma (Akt 3).
PKB alfa löytyy ylseisti kehosta.
PKB beeta ilmenee pääasiassa insuliinille herkissä kudoksissa.
PKB gamma löytyy pääasiassa aivoista ja kiveksestä.

S6K, p70 ribosomaalinen S6 kinaasi isoformit vaikuttavat proteiinisynteesin säätöön ja solun kasvuun.

SGK seerumin ja glukokortikoidin indusoima proteiinikinaasi-isoformi säätelee joninkuljetusta, hormonin vapautumista, neuroexcitabiliteettia , solun proliferaatiota ja apoptoosia.

RSK, p90 ribosomaali S6 kinaasi kontrolloi solun elossapysymistä, proliferaatiota,, kasvua ja motiliteettia

PKC, useita isoformeja

PDK1, kuuluu itsekin AGC-perheeseen ( master kinase) ja on yleinen upstream kinaasi, joka fosforyloi ja aktivoi kaikki nämä agonististimuloidut AGC-kinaasit

AGC-kinaasien aktivoitumismekanismista maininta
Duaali fosforylaatio vaaditaan maksimaaliseen katalyyttiseen kykyyn.
Joissain AGC-kinaaseissa on kolmaskin fosforylaation paikka nimeltään " turn motif" tai "zipper site" (Z/TM), joka edistää integriteettiä stabiloimalla entsyymin aktiivin konformaation ja suojaamalla hydrofobista motiiviandefosforylaatiolta.

Nimittäin PDK1 (master kinase) fosforyloi kaikki nämä 23 agonistin stimuloimaa AGC-kinaasia niiden seriini/threoniinitähteisiin niiden T-silmukassa ( activation loop).
Sen sijaan hydrofobisen motiivin fosforylaation säätely taas on aika erilaista PDK1 entsyymin eri kohde-entsyymeillä.

PDK1 entsyymi koodautuu ihmisen kromosomista 16p13.3 ( single-copy gene), ja tuote on 556 aminohapon sytosolinen proteiini. Siinä on kaksi funktionaalista domaani: yllä mainittu N-terminaalinen seriini/threoniinikinaasi domaani (AGC perheen merkki) ja C-terminaalinen Pleckstrin (PH) homology domaani, joka asettuu interaktioon fosfoinositidimoplekyylien (PI-3.4.5-P3) PIP3, ja PIP2 tyyppien (PI-3,4-P2)(PI-4,5-P2) kanssa.

PKB (sen kolme isoformia) on ainoa, PDK1 substraateista, joka sisältää PH-domaanin, mutta nyt N-terminaalissa, ja tekee interaktiota spesifisesti PI-3,4,5-P3 molekyyliin (PIP3). Tämä yksinomainen PH domaanin olemassaolo juuri PKB isoformeissa tuottaa aika selkeästi eroutuvan aktivaatiomekanismin, kun vertailee muihin PDK1 entsyymisubstraatteihin.

Miten PDK1 sitten aktivoituu?
Siinä on PIF tasku, joka tunnistaa substraatin ( hydrophobic motif binding pocket) ja sillä domaanilla PDK1 tunnistaa "docking site", minkä substraatti esittää. Interaktio tämän PIF taskun ja fosforyloidun hydrofobisen motiivin kesken indusoi PDK1 entsyymin allosteerisen aktivaation.
Isoloidun PDK1 entsyymin PH domaanissa on epätavallinen N-terminaalinen laajentuma. Fosfoinositideja(PI) sitova tasku on jokseenkin matala ja positiivisesti varautunut pinnaltaan ja merkitsevästi tilavampi kuin muut PH domaanit, mikä selittää PDK1:n kyvyn sitoa tehokkaasti erilaisia fosfoinositideja (PI). Niitten lisäksi tämä laaja ligandeja sitova kohta voisi selittää PDK1 entsyymin kyvyn tehdä interaktiota inositoli-penta- ja hexa-fosfaatteihin (IPx) Ins(1,3,4,5,6)P5 ja fytiiniin, InsP6, korkealla affiniteetilla- mikä lienee mekanismi, joka toimii PDK1-entsyymin sytosolisena ankkurina, jolloin muodostuu täydentävä allas sille entsyymialtaalle, mikä asettuu interaktioon kalvossa olevien fosfoinositidien kanssa. PDK1 PH domaanissa ei tapahdu ligandin aiheuttamaa conformaation muutosta, kuten esim PKBalfa:n PH domaanissa.

PDK1:n normaali funktio on tärkeä PKB entsyymin fysiologiselle toiminnalle.

PDK1 on arvokas syövän vastainen kohdemolekyyli.

On tutkittu PTEN ja PDK1 entsyymien välistä epistaattista suhdetta lymfosyyttien migraation ja malignin transformaation alueellla.
PTEN hajoittaa PIP3, joka taas osaltaan aktivoisi PDK1 entsyymikaskadia.
Jos sekä PTEN on heikentynyt (PTEN +/- heterotsygootti) ja PDK1 hypomorfinen koe hiirilaji omaa protektiivisuutta useita tuumoreita kohtaan. PDK1 on avainvaikuttaja tuumorigeneesin välittäjänä, jos PTEN puuttuu.
Neutrofiili, joka vaeltaa kohti tulehduskeskusta omaa etu-ja takarintaman. Etuosassa on PI3K-entsyymifunktiota, joka tuottaa PIP3 molekyyliä ja takaosassa PTEN,joka hajoittaa PIP3 molekyyliä takaisin PIP2 muotoon, mistä korostuu polaarisuus.

PDK1 on molekyyli, johon voidaan suunnata lääkkeellistä terapiaa.

(Oma kommentti: Tämä entsyymi PDK1 tuntee myös fytiinimuodon. Fytiinillä (IP6) on havaittu olevan etuja , mm antituumorivaikutusta, eräissä raporteissa. Ravinto voi antaa näitä erilaisia IPx polyfosfaatteja, jos asia huomioidaan ).