Juli 1, 2022

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Forscher untersuchen die Selbstregulierung eines Enzyms mit kritischen Zellfunktionen

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Das Labor der Kathy Gould an der Vanderbilt University School of Medicine verwendeten einen multidisziplinären Ansatz, der Strukturbiologie, Biochemie und Molekularbiologie umfasste, um die Regulation der CK1-Enzymfamilie zu untersuchen. Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht molekulare Zelle.

Mit freundlicher Genehmigung von Stephen Doster

Sierra Cullati, Kathy Gould und Jun-Song Chen

Die Arbeit wurde von einem Postdoc geleitet Sierra Cullati und in Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Assistenzprofessor durchgeführt Jun Song Chen und Wissenschaftler der Goethe-Universität und des Structural Genomics Consortium in Frankfurt, Deutschland, und der Harvard University,

CK1-Enzyme sind eine Familie multifunktionaler Kinasen – Enzyme, die andere Proteine ​​phosphorylieren oder Phosphatgruppen hinzufügen können – die für mehrere Zellfunktionen, einschließlich DNA-Reparatur, Endozytose und Dot-Signaling-Mitosekontrolle, unerlässlich sind. Die Regulierung von CK1-Enzymen ist außerordentlich wichtig, da eine Fehlfunktion dieser Enzyme zu mehreren Erkrankungen beiträgt, darunter Krebs, neurodegenerative Erkrankungen und Schlafstörungen.

Es gibt sieben Säuger-CK1-Enzyme, die unterschiedliche Funktionen erfüllen, aber in ihrer katalytischen Domäne, der Region, die für die Phosphorylierung verantwortlich ist, hochgradig konserviert sind. Gould und seine Kollegen entdeckten, dass ein Mechanismus der CK1-Aktivität und daher ein regulatorischer Mechanismus die Autophosphorylierung eines konservierten Aminosäurerests in seiner katalytischen Domäne ist.

Die Forscher untersuchten weiter, wie diese Autophosphorylierung die Aktivität reguliert, und fanden heraus, dass die Phosphorylierung an dieser Stelle die Substratspezifität von CK1-Enzymen verändert. Die Substratspezifität bezieht sich auf die Bestimmung, welche anderen Proteine ​​CK1-Kinasen phosphorylieren, was wiederum bestimmt, welche Wege innerhalb einer Zelle aktiviert werden. Im Allgemeinen steuert der Phosphorylierungszustand von CK1-Enzymen ihre Funktion – oder Dysfunktion – innerhalb einer Zelle. Die Bestimmung, welche Signalwege durch phosphorylierte und nicht phosphorylierte Zustände von Enzymen kontrolliert werden, ist ein Schritt zur Entwicklung besserer Behandlungen mit weniger Nebenwirkungen für Krankheiten, die durch Enzymfehlfunktionen verursacht werden.

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das Gould-Labor und die Mitarbeiter hoffen, auf dieser Arbeit aufbauen zu können, indem sie andere CK1-Autophosphorylierungsstellen bestimmen und die von ihnen regulierten Wege untersuchen; Es gibt beispielsweise mehrere potenzielle Autophosphorylierungsstellen an einem Ende des Proteins, die Forschern Rätsel aufgeben. Darüber hinaus planen sie zu untersuchen, wie die entdeckten Phosphorylierungsstellen zusammenarbeiten, um eine zusätzliche Kontrolle unter verschiedenen zellulären Bedingungen, wie z. B. zellulärem Stress, bereitzustellen.

Dieser Artikel wurde mit Genehmigung der Vanderbilt School of Medicine neu veröffentlicht. Lesen Sie das Original.

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