Kinase-enzym

Kinase, ett enzym som lägger till fosfatgrupper (PO ₄ ³⁻) till andra molekyler. Det finns ett stort antal kinaser - det mänskliga genomet innehåller minst 500 kinaskodande gener. Bland dessa enzymers mål för fosfatgruppaddition (fosforylering) ingår proteiner, lipider och nukleinsyror.

För proteinmål kan kinaser fosforylera aminosyrorna serin, treonin och tyrosin. Den reversibla fosforyleringen av proteiner genom den antagonistiska (motsatta) verkan av kinaser och fosfataser är en viktig komponent i cellsignaleringen eftersom de fosforylerade och oposforylerade tillstånden i målproteinet kan ha olika aktivitetsnivåer. Edwin Gerhard Krebs och Edmond H. Fischer fick Nobelpriset för fysiologi eller medicin 1992 för deras arbete med att etablera detta paradigm.

Fosforylering av lipidmolekyler med kinaser är viktigt för att kontrollera molekylkompositionen hos membran i celler, vilket hjälper till att specificera de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos de olika membranen. Inositol, en förening liknande strukturen som ett kolhydrat, fosforyleras av kinaser för att skapa en mångfaldig mängd fosfoinositol och fosfoinositidlipider. Dessa molekyler fungerar sedan som andra budbärare för att sprida signalinformation i hela cellen.

Nukleotider, de grundläggande enheterna av RNA (ribonukleinsyra) och DNA (deoxyribonukleinsyra), innehåller en fosfatmolekyl bunden till en nukleosid, en förening som består av en ribosgrupp och en purin- eller pyrimidinbas. I polymerer av RNA och DNA består ryggraden av upprepande fosfor-ribosenheter. Kinaser fäster fosfatet till nukleosiden och skapar ett nukleotidmonofosfat. Till exempel tjänar ett enzym som kallas nukleosidfosforylas denna roll när celler byter till att syntetisera nukleotider från återvunna puriner istället för från nya utgångsmaterial. Mutationer i genen som kodar för nukleosidfosforylas kan orsaka en allvarlig form av immunbrist.

Metabolism av socker i dieten (glykolys) involverar flera olika fosforyleringssteg genom distinkta kinaser. Dessa fosfatgrupper används slutligen för att bilda den högenergiförening som kallas ATP (adenosintrifosfat).

Hämmare av kinaser kan vara viktiga behandlingar för mänskliga sjukdomar där hyperaktiva processer behöver dämpas. Exempelvis orsakas en form av human leukemi, CML (kronisk myelogen leukemi) av överaktivitet av Abelson tyrosinkinas. Imatinib (Gleevec) är en kemikalie som binder till det aktiva stället för detta kinas och därigenom blockerar enzymets förmåga att fosforylera mål. Imatinib har varit användbart vid den initiala behandlingen av CML; i många fall muteras emellertid kinasenzym, vilket gör läkemedlet ineffektivt.