Protéine kinase Rho-associée - Rho-associated protein kinase
| ROCHE | |
|---|---|
 Structure cristalline de ROCK I humain
| |
| Identifiants | |
| symbole | Protéine kinase Rho-associée |
| Alt. symboles | Protéine kinase contenant une bobine enroulée et associée à Rho |
| gène NCBI | 579202 |
| Autre informations | |
| Numéro CE | 2.7.11.1 |
La protéine kinase associée à la Rho ( ROCK ) est une kinase appartenant à la famille AGC (PKA/PKG/PKC) des sérine-thréonine kinases . Elle intervient principalement dans la régulation de la forme et du mouvement des cellules en agissant sur le cytosquelette .
Les ROCHES ( ROCK1 et ROCK2 ) sont présentes chez les mammifères (humain, rat, souris, vache), le poisson zèbre, le Xenopus , les invertébrés ( C. elegans , moustique, drosophile ) et le poulet. Le ROCK1 humain a une masse moléculaire de 158 kDa et est un effecteur majeur en aval de la petite GTPase RhoA . Mammalian ROCK se compose d'un domaine kinase, d'une région enroulée et d'un domaine d'homologie Pleckstrin (PH), qui réduit l'activité kinase des ROCK par un repli intramoléculaire auto-inhibiteur si RhoA-GTP n'est pas présent.
Les ROCKs de rat ont été découverts comme les premiers effecteurs de Rho et ils induisent la formation de fibres de stress et d' adhérences focales en phosphorylant la MLC (chaîne légère de myosine). En raison de cette phosphorylation , la liaison à l' actine de la myosine II et, par conséquent, la contractilité augmente. Deux isoformes ROCK de souris ROCK1 et ROCK2 ont été identifiées. ROCK1 est principalement exprimé dans les poumons , le foie , la rate , les reins et les testicules . Cependant, ROCK2 est distribué principalement dans le cerveau et le cœur .
La protéine kinase C et la protéine kinase associée à Rho sont impliquées dans la régulation de l'apport en ions calcium ; ces ions calcium stimulent à leur tour une chaîne légère de myosine kinase, forçant une contraction.
Fonction
ROCK joue un rôle dans un large éventail de phénomènes cellulaires différents, car ROCK est une protéine effectrice en aval de la petite GTPase Rho , qui est l'un des principaux régulateurs du cytosquelette .
1. ROCK est un régulateur clé de l'organisation de l'actine et donc un régulateur de la migration cellulaire comme suit :
Différents substrats peuvent être phosphorylés par les ROCK, notamment la kinase LIM , la chaîne légère de myosine (MLC) et la phosphatase MLC . Ces substrats, une fois phosphorylés, régulent l'organisation et la contractilité des filaments d'actine comme suit :
- Quantité de filaments d'actine
ROCK inhibe indirectement la dépolymérisation des filaments d'actine : ROCK phosphoryle et active la kinase LIM , qui à son tour phosphoryle l' ADF/cofiline , inactivant ainsi son activité de dépolymérisation de l'actine. Il en résulte une stabilisation des filaments d'actine et une augmentation de leur nombre. Ainsi, au fil du temps, les monomères d'actine nécessaires à la poursuite de la polymérisation de l'actine pour la migration deviennent limités. L'augmentation des filaments d'actine stables et la perte de monomères d'actine contribuent à une réduction de la migration cellulaire.
- Contractilité cellulaire
ROCK régule également la migration cellulaire en favorisant la contraction cellulaire et donc les contacts cellule-substrat. ROCK augmente l'activité de la protéine motrice myosine II par deux mécanismes différents :
- Premièrement, la phosphorylation de la chaîne légère de la myosine ( MLC ) augmente l' activité ATPase de la myosine II . Ainsi, plusieurs myosines groupées et actives, qui sont actives de manière asynchrone sur plusieurs filaments d'actine, déplacent les filaments d'actine les uns contre les autres, ce qui entraîne un raccourcissement net des fibres d'actine.
- Deuxièmement, ROCK inactive la MLC phosphatase , entraînant une augmentation des niveaux de MLC phosphorylée.
Ainsi dans les deux cas, l'activation de ROCK par Rho induit la formation de fibres de stress d' actine , faisceaux de filaments d'actine de polarité opposée, contenant de la myosine II, de la tropomyosine, de la caldesmone et de la MLC-kinase, et par conséquent des contacts focaux, qui sont des points d'adhésion immatures à base d' intégrines. avec le substrat extracellulaire.
2. Autres fonctions et cibles
- RhoA-GTP stimule l'activité phospholipidique phosphatase de PTEN ( homologue de la phosphatase et de la tensine), une protéine suppressive de tumeur humaine . Cette stimulation semble dépendre de ROCK. De cette façon, PTEN est important pour empêcher la division cellulaire incontrôlée comme cela se produit dans les cellules cancéreuses.
- ROCK joue un rôle important dans le contrôle du cycle cellulaire, il semble inhiber la séparation prématurée des deux centrioles dans G1, et il est proposé qu'il soit nécessaire à la contraction du sillon de clivage, ce qui est nécessaire à l'achèvement de la cytokinèse .
- Les ROCHES semblent également s'opposer à la voie de signalisation de l' insuline , ce qui entraîne une réduction de la taille des cellules et influence le destin des cellules.
- Les ROCHES jouent un rôle dans le blebbing membranaire , un changement morphologique observé dans les cellules engagées dans l' apoptose . La protéase pro-apoptotique, la caspase 3, active l'activité de la kinase ROCK en clivant le domaine PH C-terminal. En conséquence, le repli intramoléculaire auto-inhibiteur de ROCK est aboli. ROCK régule également la phosphorylation de la MLC et la contractilité de l'actomyosine, qui régulent la formation de bulles membranaires.
- Les ROCHES contribuent à la rétraction des neurites en induisant l' effondrement du cône de croissance en activant la contractilité de l'actomyosine. Il est également possible que la phosphorylation de la protéine médiateur de la réponse à la collapsine-2 (CRMP2) par ROCK inhibe la fonction CRPM2 de promouvoir la croissance axonale, entraînant l'effondrement du cône de croissance.
- Les ROCK régulent l'adhésion cellule-cellule : La perte d'activité ROCK semble entraîner une perte d'intégrité des jonctions serrées dans les cellules endothéliales. Dans les cellules épithéliales, l'inhibition de ROCK semble diminuer l'intégrité des jonctions serrées. Active ROCK dans ces cellules semble stimuler la perturbation des contacts cellule-cellule médiés par la E-cadhérine en activant la contractilité de l'actomyosine.
3. Autres cibles ROCK
- NHE1 (un échangeur sodium-hydrogène, impliqué dans les adhérences focales et l'organisation de l'actine)
- protéines des filaments intermédiaires : Vimentine, GFAP (protéine acide fibrillaire gliale), NF-L (protéine du neurofilament L)
- Protéines de liaison à l'actine F : Adducine, EF-1&alpha (facteur d'élongation, cofacteur de traduction), MARCKS (substrat de la kinase C riche en alanine myristylée), Caponine (fonction inconnue) et ERM (impliqué dans la liaison du cytosquelette d'actine au membrane plasma).
Homologues
| Protéine kinase 1 contenant une bobine enroulée et associée à Rho | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifiants | |||||||
| symbole | ROCHE1 | ||||||
| gène NCBI | 6093 | ||||||
| HGNC | 10251 | ||||||
| OMIM | 601702 | ||||||
| RéfSeq | NM_005406 | ||||||
| UniProt | Q13464 | ||||||
| |||||||
| Protéine kinase 2 contenant une bobine enroulée et associée à Rho | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifiants | |||||||
| symbole | ROCHE2 | ||||||
| gène NCBI | 9475 | ||||||
| HGNC | 10252 | ||||||
| OMIM | 604002 | ||||||
| RéfSeq | NM_004850 | ||||||
| UniProt | O75116 | ||||||
| |||||||
Les deux isoformes ROCK de souris, ROCK1 et ROCK2, présentent une homologie élevée . Ils ont 65 % de séquences d' acides aminés en commun et 92 % d'homologie au sein de leurs domaines de kinase.
Les ROCK sont homologues à d'autres kinases métazoaires telles que la kinase de dystrophie myotonique ( DMPK ), les kinases de liaison à la protéine de contrôle de la division cellulaire 42 ( Cdc42 ) liée à la DMPK (MRCK) et la kinase citron. Toutes ces kinases sont composées d'un domaine kinase N-terminal, d'une structure en spirale et d'autres motifs fonctionnels à l'extrémité C-terminale
Régulation
ROCK est une molécule effectrice en aval de la Rho GTPase Rho qui augmente l'activité de la kinase ROCK lorsqu'elle est liée à celle-ci.
Autoinhibition
L'activité ROCK est régulée par la perturbation d'une autoinhibition intramoléculaire. En général, la structure des protéines ROCK se compose d'un domaine kinase N-terminal, d'une région enroulée et d'un domaine PH contenant un domaine riche en cystéine (CRD) au niveau C-terminal. Un domaine Rho-binding (RBD) est situé à proximité immédiate du domaine PH.
L'activité kinase est inhibée par la liaison intramoléculaire entre le cluster C-terminal du domaine RBD et le domaine PH au domaine N-terminal kinase de ROCK. Ainsi, l'activité kinase est désactivée lorsque ROCK est replié de manière intramoléculaire. L'activité kinase est activée lorsque Rho-GTP se lie au domaine de liaison Rho de ROCK, perturbant l'interaction auto-inhibiteur au sein de ROCK, qui libère le domaine kinase car ROCK n'est alors plus replié de manière intramoléculaire.
Autres régulateurs
Il a également été montré que Rho n'est pas le seul activateur de ROCK. ROCK peut également être régulé par les lipides, en particulier l'acide arachidonique , et l' oligomérisation des protéines , qui induit une transphosphorylation N-terminale.
Inhibiteurs
Maladie
La recherche au cours des deux dernières décennies a montré que la signalisation ROCK joue un rôle important dans de nombreuses maladies, notamment les maladies cardiovasculaires , les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer , la maladie de Parkinson , la sclérose latérale amyotrophique et le cancer . Par exemple, ROCK a été supposé jouer un rôle important dans les effets pléiotropes des statines . ROCK1/2 ainsi que les kinases MRCKα/β ont été impliqués dans la plasticité de la migration des cellules cancéreuses, le phénomène qui confère un avantage de survie aux cellules cancéreuses pendant les traitements médicamenteux ( résistance aux médicaments ).
Les chercheurs développent des inhibiteurs de ROCK tels que le RKI-1447 pour traiter diverses maladies, dont le cancer. Par exemple, ces médicaments ont le potentiel d'empêcher la propagation du cancer en bloquant la migration cellulaire, empêchant les cellules cancéreuses de se propager dans les tissus voisins.