ESCRT koneisto ja PI

Fosfoinositidein (PI) osuus ESCRT-kompleksien funktiossa

LÄHDE: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17233579

Format: Abstract

Rakenteellisia tutkimuksia 3-fosfoinositidien merkityksestä multivesikulaarisiin kappaleitten liikenteessä (MVB) .

Biochem Soc Symp. 2007;(74):47-57. Structural studies of phosphoinositide 3-kinase-dependent traffic to multivesicular bodies. Gill DJ¹, Teo H, Sun J, Perisic O, Veprintsev DB, Vallis Y, Emr SD, Williams RL. Abstract

SUOMENNOSTA: Kolme isoa proteiinikompleksia ESCRT-I, -II ja -III vaikuttaa ubikitinoitujen kalvoaineskuorman etenemisen varhaisista endosomeista lysosomeille. Moni vaihe tässä prosessissa on riippuvainen PI3P-fosfatidyyli-inositidilajista, jota muodostuu luokan III fosfoinositidi-3-kinaasin (PI3K) avulla. (Tunnettu kinaasi harmillisissa asioissa). Tässä työssä on saatu oivalluksia ESCRT-koneiston arkkitehtuurista, kalvorekrytoinneista ja funktionaalisista interaktioista.

Viuhkamainen ESCRT-I ydin ja kolmilohkoinen ESCRT-II ydin ovat välttämättömät stabiilin, rigidin telineen muodostamisella, josta on tukea muille, joustavasti linkkiytyneille domeeneille, jotka toimivat tarttuvina työkaluina tunnistaen multivesikulaaristen kappaleiden tien aineksia: kuorman proteiineja, kalvomateriaalia tai muita multivesikulaarisia proteiineja.

 Ydinosaansa kuulumattomilla lisäproteiineilla ESCRT-I tarttuu monoubikitinoituihin kalvoproteiineihin ja VPS36-alayksikköön (EAP45) , joka kuuluu alavirran ESCRT- II kompleksin.

ESCRT-II- kompleksin EAP45 (VPS36) omaa GLUE-domeenin, joka ulottuu ESCRT-II-ytimen ulkopuolelle ja tunnistaa PI3P-sisältäviä kalvoja, monoubikitinoitunutta kuormaa ja ESCRT-I:n.

(GLUE domeeni tarkoittaa:  GRAM-kaltainen, ubikitiiniä sisältävä EAP45:n kohta)

Tämän GLUE- domeenin tarkempi rakenne sisältää PH - eli plekstriinihomologia - pirstoisen poimun, jossa on epätyypillinen fosfoinositidiä sitova tasku. Hiivatutkimuksissa havaittiin, että mutaatiot tässä ESCRT-II -GLUE-domeenin lipidiä sitovassa taskussa aiheuttivat vahvan vian vakuolaaristen proteiinien lajitteluun. 

 https://www.cell.com/cms/attachment/2119039383/2088388025/gr2.jpg

• Three large protein complexes known as ESCRT I, ESCRT II and ESCRT III drive the progression of ubiquitinated membrane cargo from early endosomes to lysosomes. Several steps in this process critically depend on PtdIns3P, the product of the class III phosphoinositide 3-kinase. Our work has provided insights into the architecture, membrane recruitment and functional interactions of the ESCRT machinery. The fan-shaped ESCRT I core and the trilobal ESCRT II core are essential to forming stable, rigid scaffolds that support additional, flexibly-linked domains, which serve as gripping tools for recognizing elements of the MVB (multivesicular body) pathway: cargo protein, membranes and other MVB proteins. With these additional (non-core) domains, ESCRT I grasps monoubiquitinated membrane proteins and the Vps36 subunit of the downstream ESCRT II complex. The GLUE (GRAM-like, ubiquitin-binding on Eap45) domain extending beyond the core of the ESCRT II complex recognizes PtdIns3P-containing membranes, monoubiquitinated cargo and ESCRT I. The structure of this GLUE domain demonstrates that it has a split PH (pleckstrin homology) domain fold, with a non-typical phosphoinositide-binding pocket. Mutations in the lipid-binding pocket of the ESCRT II GLUE domain cause a strong defect in vacuolar protein sorting in yeast. PMID: 17233579 DOI: 10.1042/BSS0740047 [Indexed for MEDLINE]

Muistiin 17.5. 2018

ESCRT-II on kolmilohkoisen näköinen oranssilla värillä,  alapuolella on GLUE-domeeni ja siihen on liittynyt ubikitiinillä jokin kuorma ja sen vieressä vasemmalla näkyy PI3P, fosfoinositidi-3-fosfaatti 
Vihreällä on  väritetty ylävirran puoella  ESCRT-I ja sinisellä ESCRT-III alavirran puolella.
 

ESCRT-II jäsenet  kirjoitan erikseen Solusykli-blogiin.
EAP20, VPS25,DERP9, FAP20, Kr.17q21.2.
EAP30, SNF8, Dot3, VPS22, Kr.17q21.32.
EAP45, VPS36, CGI-148, C13orf9, Kr.13q14.3.

PI3K aktivoituu influenssaviruksesta

Mitä tietä influenssavirus aktivoi PI-3K entsyymin?


PI3K aktivoituu influenssaviruksen vRNA materiaalista patogeenin rakenteen tunnistavanRNA helikaasi rakenteisen Rig-1 reseptorin kautta mikä edistää tehokkaan I tyypin interferonin muodostusta.


LÄHDE:
Cell Microbiol. 2011 Sep 8. doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01680.x. [Epub ahead of print] Phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) is activated by influenza virus vRNA via the pathogen pattern receptor Rig-I to promote efficient type I interferon production.

Hrincius ER, Dierkes R, Anhlan D, Wixler V, Ludwig S, Ehrhardt C.

Source

Institute of Molecular Virology (IMV), ZMBE, Von Esmarch-Str. 56, D-48149 Muenster, Germany.

Abstract, Tiivistelmä

The phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) was identified to be activated upon influenza A virus infection.

On tunnistettu PI3K entsyymin aktivoituvan A-influenssavirusinfektion aikana.

An early and transient induction of PI3K signaling is caused by viral attachment to cells and promotes virus entry.

Varhaisen ja ohimenevän PI3K-entsyymin aktivoitumisen aiheuttaa viruksen liittyminen soluun ja tässä PI3K- aktivaatio edistää viruksen sisäänpääsyä.

In later phases of infection the kinase is activated by the viral NS1 protein to prevent premature apoptosis.

Infektion myöhemmässä vaiheessa viruksen NS1-proteiini aktivoi PI3K enstyymiä estääkseen isäntäsolun ennenaikaisen apoptoosin.

Besides these virus supporting functions, it was suggested that PI3K signaling is involved in dsRNA and IAV induced antiviral responses by enhancing the activity of interferon regulatory factor-3 (IRF-3).

Näitten virukselle edullisten funktioitten lisäksi PI3K-signalointi osallistuu viruksen dsRNA muodon ja A-influenssaviruksen indusoimiin antivirusvasteisiin lisäämällä interferonia säätelevän tekijä 3:n (IRF-3) aktiivisuutta.

However, molecular mechanisms of activation remained obscure.

Kuitenkin taustalla oleva molekulaarinen mekanismi on pysynyt hämärän peitossa.

Here we show that accumulation of vRNA in cells infected with influenza A or B viruses results in PI3K activation.

Tässä tutkimuksessa tiedemiehet osoittivat, että influenssa A tai B virusten infektoimissa soluissa kertyvä virusRNA johtaa PI3K-entsyymin aktivoitumiseen.

Furthermore, expression of the RNA receptors Rig-I and MDA5 was increased upon stimulation with virion extracted vRNA or IAV infection.

Lisäksi virionista uutettu vRNA tai influenssavirus-infektio sinänä stimuloivat lisääntynyttä RNA-reseptorien Rig-1 ja MDA5 ilmenemää.

Using siRNA approaches, Rig-I was identified as pathogen receptor necessary for influenza virus vRNA sensing and subsequent PI3K activation in a TRIM25 and MAVS signaling dependent manner.

Kun tehtiin tutkimuksia siRNA:lla, todettiin Rig-1 patogeenireseptoriksi, joka oli välttämätön viruksen vRNA muodon tunnistamisessa ja sitä seuraavassa PI3K-aktivaatiossa tavalla, joka riippui TRIM25 ja MAVS signaloinnista.

Rig-I induced PI3K signaling was further shown to be essential for complete IRF-3 activation and consequently induction of the type I interferon response.

Lisäksi osoittautui, että Rig-I:n indusoima PI3kinaasin signalointi oli välttämätön, jotta IRF-3 saattoi aktivoitua täydellisesti ja saada aikaan tyypin I interferonivasteen.

These data identify PI3K as factor that is activated as part of the Rig-I mediated anti-pathogen response to enhance expression of type I interferons.

Näistä tiedoista päätellen PI3K on tekijä, joka aktivoituu osana Rig-1 välitteisestä antipatogeenivasteesta I-tyyppisten interferonien expression lisäämisessä.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21899695

Rig-1
http://www.nature.com/ng/journal/v38/n8/images/ng0806-866-F1.jpg

IRF

http://www.invivogen.com/images/MT_newgraphic10.jpg
http://www.nature.com/ni/journal/v5/n7/full/ni1087.html

PIK, fosfoinositidikinaasien ryhmänimi vuonna 2010

Fosfoinositidikinaasit (PIK) ovat lipidikinaaseja, jotka fosforyloivat fosfoinositidin rakenteen INOSITOLI -renkaan. ja täten toimivat signaalinvälittäjinä.
LÄHDE:
Christian Rommel, Bart Vanhaesebroeck, Peter K.Vogt : Phosphoinositide 3-kinase in Health and Disease . Volyme 2. S. 22. In: introduction.

Riippuen siitä, minkä kohdan hiilihydraattissa PIK fosforyloi, se luokitellaan kolmeen entsyymiperheesen vuonna 2010.

PI3K
fosfoinositidi 3-kinaasit.
PIP4K
fosfoinositidi4- kinaasit
PIP 5-K
Fosfoinositidi 5-kinaasit

PI 3-K entsyymiryhmä luokitellaan vielä I, II ja III luokkaan riippuen alayksikön rakenteesta, niiden säätymisestä ja niiden substraattiselektiivisyydestä.

Luokka I PI3K käsittää kaksi alaryhmää IA ja IB ( Vuodesta 1999).

IA PI 3K omaa kolme katalyyttistä alaryhmää:
p110 alfa, p110 beeta, p110 delta, jotka muodostavat heterodimeerejä, joilla on 1- 5 säätelydomaania:
Nämä domaanit ovat p85 alfa, p85 beeta, p55 gamma, p50 alfa ja p55 alfa.
Näitä koodaa kolme geeniä: PIK3RI (p85alfa, p55alfa, p50alfa, joita tuottuu mRNA:sta alternatiivisin promoottorein transkriboituna) ; PIK3R2 (p85beeta) ja PIK3R3 (p55gamma).

Nämä PI3K entsyymit aktivoituvat solupinnan reseptorityrosiinikinaaseilla (RTK)
1990-luvulla näitä proteiineja koodaavat geenit siis kloonattiin.

Ihmisgenomi koodaa neljää luokka I entsyymiä p110 alfa, p110beeta, p110 gamma ja p110 delta.
Luokka IB entsyymi, p110gamma, sitoutuu joko p101, jota koodaa PIK3R5 tai p84/87, jota koodaa PIK3R6.
Regulatorinen alayksikkö vastaa spatiotemporaalisesta PI3K aktivaation kontrollista.

PI3K IA ja IB luokkien tehtävät ovat katalysoida fosfatidyyli-inositol i(3,4,5)P2 (PIP3) muodostumista prosessissa, joka on palautuva, reversibeli, jos lipidifosfataasi PTEN vaikuttaa defosforyloivasti.

Vaikuttaa siltä että luokan IA PI3K kinaasien herkkä ja toimiva fysiologinen ON OFF- mekanismi on essentielli laaja-alaisesti solumetaboliassa.
KUVA Kirjassa Christian Rommel, Bart Vanhaesebroeck, Peter K.Vogt. Vol 1. Sivu 229. Phosphoinositide 3-kinase in Health and Disease . Kuvan alla on teksti: Model for regulation of class IA PI3K activation, from X-ray structures( Miled et al. 2007).

PIP3 molekyyli toimii ankkurina PH-domaanin ( Pleckstrin homology-domain) sisältäville proteiineille.

Tällaisia proteiineja ovat mm seriini/threoniinikinaasit AKT1, AKT2 ja AKT3, jotka sijoituttuaan membraaniin saavat aktivaationsa PDK1 entsyymiltä.

Tämä PDK1 entsyymi on 3-fosfoinositidistä riippuvainen proteiinikinaasi.

AKT aktivaattori omaa sitten useita proteiinikohteita, ja niihin kuuluvat mTor, Bad, caspase 9, tuberin. GSK3 beeta sekä alasetti replikaatiohaarukan transkriptiotekijöistä.

AKT aktivaation biologiset seuraamukset ovat laaja-alaisia ja voidaan tehdä alajako solun proliferaation , elossapysymisen ja motiliteetin säätelyyn. ( 2001, 2002)

Kirjastokäynti. Kirjoja PI3K entsyymistä

Tänään havaitsin, että PI3K on oikein kirjana, kahtena volyymina.

Christian Rommel, Bart Vanhaesebroeck, Peter K.Vogt toimittivat kirjan nimeltä Phosphoinositide 3-kinase in Health and Disease .
Yläotsikkona aihepiirille Current Topics in Microbiology and Immunology.
Kirjan on kustantanut Springer Heidelberg Dordrecht London New York
Verlag: Springer Berlin Heidelberg 2010
ISBN: 978-3-642- 13663-4
Volyme 1

Ensimmäinen volyymi käsittelee seuraavat aihepiirit:
Johdanto
PDK1: The major transducer of PI3-Kinase acction
Protein Kinase B (PKB/Akt) a key mediator of the PI3K signaling pathways
PI3K in lymphocyte signaling and development
The regulation of class IA PI3 kinase by inter-subunit interactions
Phosphoinositide signalling pathways in metabolic regulation
Role of RAS in the regeneration of PI3-Kinase
More than just kinases: The scaffolding function of PI3K
PI3K signaling in neutrophils
PI3 kinase p110 beta regulation of platelet integrin alfa IIb beta3
Regulatory subunits of class IA PI3K
The neurodevelopmental implication of PI3K signaling
PI3K regulation of skeletal muscle hypertrophy and atrophy
Taking PI3K delta and PI3K gamma one step ahead: dual active PI3K delta/gamma inhibitors for the treatment of immuno-mediated inflammatory diseases.

Toinen volyymi on ISBN numeroltaan 978-3- 642-14814-6
Sen sisältö on seuraava:
PI3K: From the bench to the clinic and back
Oncogenic mutations of PI3KCA in human cancers
Structural effects of oncogenic PI3K mutations
Comparing the roles of the p110 beta isoforms of PI3K in signaling and cancer
Phosphatidylinositol 3-kinase: The oncoprotein
AKT signaling in physiology and disease
Faithful modeling of PTEN loss driven diseases in the mouse
PI3K as a target for therapy in haematological malignancies
Clinical development in phosphatidylinositol-3 kinase pathway inhibitors
From the bench to the bedside: PI3K pathwway inhibitors in clinical development
New inhibitorsof the PI3K-Akt-mTOR pathway: insights into mTOR signaling from a new generation of Tor kinase domain inhibitors
Small molecule inhibitors of the PI3-kinase family
Targeting the RTK-PI3K-mTOR axis in malignant disease: overcoming resistance

Näitten tietojen perusteella voin päivittää blogiani ja täydentää jo blogiin kirjoittamiani asioita tästä entsyymistä .

Tuman PI3K ja PIP3

Nuclear PI3K, PIP3 and Akt

NUCLEAR PI3K on olemassa, vaikka siitä tiedetään vain vähän.

Näin väittääLÄHDE:

Jee-Yin Ahn, Rong Rong, Xuesong Liu and Keqiang Ye. PIKE/nuclear PI 3-kinase signaling mediates the antiapoptotic actions of NGF in the nucleus USA r 2004. The EMBO Journal (2004) 23, 3995–4006,

Suomennosta:

PI3K, PI 3-kinase löytyy tumastakin ( nucleus) monissa solutyypeissä ja monet eri stimulukset aiheuttavat, että PI3K tekee nukleaarisen translokaation. Kuitenkin tiedetään vain vähän siitä, mikä biologinen funktio on tuman alueen PI3K entsyymillä.

Tässä työssä tutkijat osoittivat , että tuma-alueen PI3K ja sen ylävirran puolen regulaattori PIKE välittävät hermonkasvutekijän NGF antiapoptoottista vaikutusta isoloiduissa tumissa.

Tumat, joissa oli konstitutiivisesti aktiivi PI3K adenoviruksella infektoiduissa soluissa, ilmensivät samaa resistenssiä DNA:n fragmentoitumista vastaan , kuin ne solut, joita oli käsitelty NGF kasvutekijällä, kun taas PI3K entsyymin inhibiittorit ja dominantisti negatiiviset PI3K tai PIKE poistivat samaisen resistenssin.

Poistogeenisyys PI3K:n tai PIKE:n suhteen vähensi antiapoptoottista aktiivisuutta, joka NGF kasvutekijällä on.

PIP3 eli PI(3,4,5)P3 vaikutus yksinään muistuttaa NGF- kasvutekijän antiapoptoottista aktiivisuutta, jota varten tarvitaan tuma-alueella Akt-tekijä

Nämä tulokset osoittavat, että PIKE/ nukleaarinen PI3K-signalointi tuma-alueen PI(3,4,5)P3 fosfolipidin ja Akt-tekijän avulla omaa essentiellin osuuden, mikä edistää solun hengissäpysymist ja suojaa apoptoosiin menolta.

Avainsanat:

apoptoosi, DNA fragmentaatio, NGF, nuclear PI3-kinase, PIKE (upstream regulator of nuclear PI3K)

(Tumasta on kyllä havaittu SHIP1 (2000) Xu, Lifeng: SHIP1 is a novel Smad nuclear interacting protein)

Tuman kalsiumin signalointi

Tuman kalsiumin autonominen signalointi alkaa tarkentua

LÄHDE: Malviya AN, Klein C.Mechanism regulating nuclear calcium signaling. Can J Physiol Pharmacol. 2006 Mar-Apr;84(3-4):403-22

Suomennosta:

Vaikka tuman ulkoinen kalvo ( outer nuclear membrane) on jatkuvassa yhteydessä endoplasmiseen retikulumiin (ER), joka sijaitsee soluliman puolella , se kykenee kuitenkin pitämään tumaa intaktina ja vapaana endoplasmisen retikulumin (ER) kontaminaateista. Ulommat ja sisemmät tumakalvot voidaan puhdistaa vapaiksi ristikontaminaatioista ja kun sitten on tutkittu isoloituja tumia on saatu näyttöä, joka tukee oletusta tuman kalsiumin signaloinnin autonomisesta säätelystä (autonomous regulation of nuclear calcium signaling).


Kaksi kalsiumia kuljettavaa systeemiä sijaitsee tuman ulommassa kalvossa .
Ne ovat:

• ATP:sta riippuva nukleaarinen kalsium-ATPaasi (an ATP-dependant nuclear Ca(2+)-ATPase)

• IP4- välitteinen IP4R ( an IP4-mediated inositol 1,3,4,5-tetrakisphosphate receptor).

Täten nämä kaksi tekijää, ATP ja IP4, ovat - ulkoisen kalsiumin pitoisuudesta riippuvalla tavalla- vastuussa tumavaipan kalsium aition täyttämisestä (the nuclear envelope calcium pool).


Tuman IP3R eli Ins(1,4,5) P3R sijaitsee tuman sisäkalvossa ja sen ligandia sitova pinta on suuntautunut nukleoplasmaan päin (nucleoplasm).


Myös ryanodiinireseptori (RyR) sijaitsee sisemmässä tumakalvossa ja sen ligandi cADP-riboosi kehkeytyy tuman sisässä .


Tuman PLCgamma-1 entsyymin proteiinifragmentti 120 kD stimuloituu epidermaalisen kasvutekijän (EGF) nukleaarisella signaloinilla ja samaan aikaan aktivoituu nukleaarisen membraanin reseptori EGFR. Mainittu stimuloitunut entsyymifragmentti vuorovaikuttaa PIKE- entsyymiin, joka on nukleaarinen GTPaasi ja yhdessä ne muodostavat kompleksin PI(3)Kinaasin kanssa ja tämä toimii modulina tumaperäiselle PI3K:lle