Nacrt:Mitogen aktivirana protein kinaza kinaza 1 (MAP2K1)

Ovo je nacrt članka koji svatko može uređivati. Članak u glavnom imenskom prostoru mora zadovoljavati kriterije, imati nepristrano gledište i navedene izvore. Sav sadržaj mora poštovati smjernicu o životopisima živih osoba, biti provjerljiv, enciklopedijske prirode i slobodnih autorskih prava. Članak mora biti pisan hrvatskim jezikom, wikipedijskim stilom i mora sadržavati wikipoveznice i kategorije. Nakon što su svi preduvjeti zadovoljeni i članak je sadržajno dovršen, postavite zahtjev za premještanje stranice u glavni imenski prostor. Članci s ovim predloškom za koje se nakon duljeg vremena utvrdi da ne zadovoljavaju osnovne uvjete o sadržaju vjerojatno će biti izbrisani. Predložak mogu ukloniti samo administratori. Zadnja izmjena: Ivi104 (razgovor | doprinosi) prije 8 mjeseci. (osvježi) Nacrt nije uređivan dva mjeseca pa je stavljen u kategoriju za brisanje. Nacrte koji ne zadovoljavaju uvjete za brzo brisanje potrebno je predložiti za brisanje predloškom {{Brisati}}, a brisanje raspraviti u Raspravama o brisanju.

Mitogen aktivirana protein kinaza kinaza 1 (MAP2K1)

Ovu je stranicu potrebno oblikovati kao Wikipedijin članak. (Rasprava) Format članaka treba slijediti Wikipedijin stil.

Mitogen aktivirana protein kinaza kinaza 1 (MAP2K1) ili MEK1 građena je od 393 amino kiseline te ima molekulsku masu od 43.5 kDa. Ona je jedna od protein kinaza koja služi kao molekularni prekidač ovisan o fosforilaciji te je bitan faktor u kontroli bioloških puteva. Ona regulira Ras–Raf–MEK–ERK put. To je kaskada prijenosa signala, regulirana izvanstaničnimi signalom, koja regulira različite stanične funkcije uključujući staničnu proliferaciju, diferencijaciju, migraciju i preživljavanje. MAP2K1 je ključna komponenta ovog puta te katalizira fosforilaciju ERK kinaza. Sama funkcija MAP2K1 je narušena u 1,05 % ljudskih karcinoma. Inhibitori MAP2K1 su od interesa jer aktivacija Ras–Raf–MEK–ERK signalnog puta dovodi do bolesti poput raka, MAP2K1 je atraktivna meta jer ima jednog poznatog supstrata (ERK).

Struktura proteina

Fosforilacija

Fosforilacija enzima je popraćena konformacijskim promjenama u ključnim regulacijskim strukturama enzima: u αC heliksu u N-terminalnom režnju; te Asp-Phe-Gly (DFG) tripeptidnom motivu u C-terminalnom režnju . Kada je enzim u potpunosti aktiviran, αC heliks se rotira prema aktivacijskom mjestu te dolazi do nastanka slanog mosta u N-režnju proteina. DGF motiv se također nalazi u svojoj DGF-in konformaciji; aspartat kelira ion Mg²⁺, a fenilalanin ulazi u hidrofobnu interkaciju kako bi se otvorilo vezno mjesto za ATP.

Kristalna struktura

Postoji oko 60 zabilježenih kristalnih struktura MAP2K1 u kompleksima s nukleotidima, inhibitorima i/ili proteinom kinaze, no vrlo je slabo istražena njena kristalna struktura dok se nalazi u inaktiviranom (nefosforiliranom) obliku. Glavna odrednica u kristalnoj strukturi aktivirane MAP2K1 je αC heliks koji je pomaknut iz svog aktivnog stanja te katalitički važan slani most nije uspostavljen. Katalitički aktivne kinaze međusobno poprimaju slične konformacije, dok neaktivne kinaze pokazuju veliku međusobnu konformacijsku heterogenost te postoji mnogo načina da se poremeti raspored katalitičkih ostataka. Nefosforilirani MAP2K1 zauzima DFG-out konformaciju u kristalnoj strukturi svog kompleksa s ATP-γS kada ioni Mg²⁺ nisu prisutni (molekula ATP-γS se veže za aktivno mjesto smješteno u pukotini između dva režnja u odsutnosti Mg²⁺ iona). Konstanta disocijacije nefosforiliranog enzima iznosi 5,8 mM, što potvrđuje da ATP-γS ima dovoljno jak afinitet za MAP2K1 čak i u odsutnosti iona Mg²⁺. Kod kristalnih struktura aktiviranih MAP2K1 aktivacijski segment je presavijen prema površini jezgrene domene, dok je u nefosforiliranoj kristalnoj strukturi savijen u jedinstvenu konformaciju koja se proteže prema van od jezgrene domene te mnogi ostaci u petlji u središnjem djelu aktivacijskog segmenta formiraju  vodikove veze i slane mostove na granici dimera. Najznačajnija značajka strukture je da DFG motiv usvaja jedinstvenu 'out' konformaciju u kojoj je bočni lanac Asp okrenut od mjesta vezanja ATP-a, a bočni lanac Phe više nije u hidrofobnoj interakciji, nego je okrenut prema otapalu. Trifosatni dio ATP-a formira vodikovu vezu s bočnim lancem Asp u DFG-in konformaciji, ali ne stupa u interakciju s Asp u DFG-out konformaciji. No, u DFG-in konformaciji, promjenom pozicije αC heliksa, otvara se jedinstvena šupljina u blizini ATP-veznog mjesta koja može služiti kao mjesto vezanja za tip III inhibitore MAP2K1.

Funkcija MAP2K1 proteina

MAP2K1 protein jedan je od ključnih segmenata MAPK signalnog puta. On objedinjuje signalnu kaskadu velikog broja proteina koji međusobno dolaze u različite oblike interakcija. Ovisno o vezanju vanjskog liganda, proteini MAPK signalnog puta utječu na stvaranje specifičnog staničnog odgovora, koji moduliraju neke stanične funkcije. Neke od tih funkcija su: poticanje stanične proliferacije, inhibicija apoptoze te regulacija stanične diferencijacije i metabolizma. MP2K1 protein glavno je čvorište MAPK signalnoga puta. On povezuje i regulira signale dobivene iz uzvodnih komponenti MAPK signalnoga puta te ih usmjeruje na nizvodne komponente puta. Regulacija se postiže posttranslacijskim modifikacijama samog MAP2K1 proteina te njegovih uzvodnih i nizvodnih signalnih komponenti. Najvažnija postranslacijska modifikacija koja određuje funkciju MAP2K1 proteina je fosforilacija. Fosforilacijom se mijenja konformacija proteina. Glavne proteinske kinaze koje stupaju u interakciju s MAP2K1 proteinom su Raf kinaza (uzvodna kinaza, u odnosu na MAP2K1 protein) te Erk kinaza (https://en.wikipedia.org/wiki/Extracellular_signal-regulated_kinases) (nizvodni supstrat enzima). Zbog nepravilne regulacije protein-protein interakcija i mogućih mutacija u MAP2K1 proteinu, može doći do stvaranja karcinoma, uslijed prekomjerne proliferacije stanica te nemogućnosti zaustavljanja staničnog ciklusa. S obzirom na bitnu ulogu MAP2K1 kinaze u MAPK signalnome putu, mutirana forma proteina zahtjeva ciljanje različitim vrastama specifičnih inhibitora. Najpoznatiji od njih je Trametinib.

Interakcija Raf kinaze i MAP2K1 proteina

Jedna od glavnih protein-protein interakcija koje se zbivaju u MAPK signalnome putu je fosforilacija MAP2K1 proteina, od strane Raf kinaze. Kako bi se dogodila fosforilacija, potrebno je da specifične aminokiseline aktivacijske domene MAP2K1 proteina budu dostupne. Konkretno, serinski aminokiselinski ostaci na mjestima 218 i 222 proteina, budu fosforilirani kako bi MAP2K1 kinaza bila aktivirana. Raf kinaza je prilikom aktivacije smještena blizu stanične membrane i citoskeleta, dok je lokacija MAP2K1 kinaze uniformna u staničnoj citoplazmi. Aktivacijom se Raf kinaza premješta u citoplazmu, gdje interagira s MAP2K1 proteinom. Nakon navedene fosforilacije dolazi do stvaranja heterodimernoga (https://bs.wikipedia.org/wiki/Proteinski_dimer) kompleksa (https://bs.wikipedia.org/wiki/Proteinski_kompleks) između Raf i MAP2K1 kinaze. Nakon fosforilacije i heterodimerizacije dolazi do aktivacije MAP2K1 proteina, koji tada može započeti svoju nizvodnu aktivnost. Mutacije koje se mogu javiti u MAP2K1 proteinu, mogu ometati pravilan rad i aktivnost samoga proteina. Promjena fenilalaninskog aminokiselinskog ostatka 53, koji čini A heliks lociran blizu N-terminalne domene MAP2K1 proteina, dovodi do njegove nekontrolirane aktivacije. Uzrok tome je nemogućnost stvaranja pravilne tercijarne strukture s C heliksom, što dovodi do nemogućnosti održavanja inaktivne konformacije MAP2K1 proteina.

Interakcija MAP2K1 proteina i Erk kinaze

Erk kinaze glavni su predstavnici MAP kinaza te jedini nizvodni supstrati MAP2K1 kinaza. Kako bi došlo do aktivacije Erk kinaze, potrebna je fosforilacija njezinih aminokiselinskih ostataka treonina 185 te tirozina 187. Tada Erk kinaza zauzima aktivnu, homodimeriziranu konformaciju te putuje u staničnu jezgru, gdje izvršava potrebne funkcije, modulranjem ekspresije transkripcijskih faktora. Također, Erk kinaza može sudjelovati u negativnoj regulaciji aktivnosti MAP2K1 kinaze, fosforilacijom na aminokiselinskome ostatku treonin 292.