ROCK1 - ROCK1
ROCK1 es una proteína serina / treonina quinasa también conocida como proteína quinasa 1 asociada a rho que contiene espirales en espiral . Otros nombres comunes son ROKβ y P160ROCK. ROCK1 es un efector importante aguas abajo de la pequeña GTPasa RhoA y es un regulador del citoesqueleto de actomiosina que promueve la generación de fuerza contráctil. ROCK1 juega un papel en el cáncer y, en particular, en la motilidad celular , metástasis y angiogénesis .
Gen y expresión
ROCK1 es también el nombre del gen que codifica la proteína ROCK1, una serina / treonina quinasa. ROCK1 se activa cuando se une a la forma de RhoA unida a GTP. El gen humano ROCK1 se encuentra en el cromosoma 18 humano con una ubicación específica de 18q11.1. La ubicación del par de bases comienza en 18.529.703 y termina en 18.691.812 pb y se traduce en 1354 aminoácidos .
ROCK1 tiene una distribución tisular ubicua, pero se cree que se colocaliza subcelularmente con los centrosomas . Esto es consistente con su función como modulador clave de la motilidad celular , la invasión de células tumorales y la organización del citoesqueleto de actina . En ratas, ROCK1 se expresa en pulmón, hígado, bazo, riñón y testículos.
Estructura y regulación
La estructura de ROCK1 es una serina / treonina quinasa con un peso molecular de 158 kDa. Es un homodímero compuesto por un dominio de quinasa catalítica (residuos 76-338) ubicado en el extremo amino o N-terminal de la proteína, una región de espiral enrollada (residuos 425-1100) que contiene el dominio de unión a Rho y una homología de pleckstrina. dominio (residuos 1118-1317) con un dominio rico en cisteína . Cuando falta un sustrato, ROCK1 es una estructura de bucle autoinhibida. La actividad enzimática de ROCK1 se inhibe cuando los dominios de homología de pleckstrina y de unión a Rho en el extremo C-terminal se unen independientemente al dominio de quinasa del extremo N-terminal. Cuando un sustrato como RhoA unido a GTP se une a la región de unión a Rho del dominio de la espiral enrollada, las interacciones entre el extremo N y el extremo C se interrumpen, activando así la proteína. La escisión del dominio inhibidor C-terminal por la caspasa-3 durante la apoptosis también puede activar la quinasa.
Esta visión de la autoinhibición liberada por la unión de RhoA ha sido desafiada por datos de microscopía electrónica de baja resolución que muestran que ROCK es un dímero lineal constitutivo de 120 nm de longitud. Según estos nuevos datos, ROCK no necesita ser activado por RhoA o fosforilación porque siempre está activo, y si ROCK fosforilará sus sustratos (por ejemplo, la cadena ligera reguladora de miosina ) depende solo de su localización subcelular.
Hay otra isoforma de ROCK conocida como ROCK2. ROCK2 se encuentra en 2p24 y es muy homólogo con ROCK1 con una identidad de secuencia de aminoácidos global del 65%. La identidad en el dominio de unión a Rho es del 58% y aproximadamente del 92% en el dominio de quinasa. Las isoformas ROCK están codificadas por dos genes identificados diferentes y se expresan de forma ubicua.
La unión de GTPasa-RhoA puede aumentar la actividad de ROCK1 entre 1,5 y 2 veces. Sin la unión de RhoA, los lípidos como el ácido araquidónico o la esfingosina fosforilcolina pueden aumentar la actividad de ROCK1 de 5 a 6 veces. Estos dos lípidos interactúan con el dominio de homología de pleckstrina, interrumpiendo así su capacidad para inhibir ROCK1. La proteína G RhoE se une al extremo N-terminal de ROCK1 e inhibe su actividad al evitar la unión de RhoA. Se ha demostrado que las proteínas G pequeñas, Gem y Rad , se unen e inhiben la función de ROCK1, pero su mecanismo de acción no está claro.
Sustratos e interacciones
Los sitios de fosforilación de ROCK1 están en RXXS / T o RXS / T. Se han identificado más de 15 sustratos de ROCK1 y la activación de estos sustratos conduce con mayor frecuencia a la formación de filamentos de actina y reordenamientos del citoesqueleto. MYPT-1 está involucrado en una vía para la contracción del músculo liso . Cuando ROCK1 se activa mediante la unión de GTPasa RhoA, produce múltiples cascadas de señalización. Por ejemplo, RhoA es una de las cascadas de señalización aguas abajo activadas por el factor de crecimiento endotelial vascular ( VEGF ). ROCK1 actúa como un regulador negativo de la activación de las células endoteliales de VEGF y la angiogénesis. La activación de ROCK1 por RhoA también promueve la estabilización de F-actina , la fosforilación de la cadena ligera reguladora de miosina (MLC) y un aumento de la contractilidad, que juega un papel crucial en la migración y metástasis de las células tumorales. Este ROCK1 activado también activa LIM quinasa , que fosforila la cofilina , inhibiendo su actividad despolimerizante de actina . Esta despolimerización da como resultado la estabilización de los filamentos de actina y la disminución de la ramificación, lo que promueve la contracción.
La troponina cardíaca es otro sustrato de ROCK1 que tras la fosforilación provoca una reducción de la tensión en los miocitos cardíacos . ROCK1 también actúa como supresor de la migración de células inflamatorias regulando la fosforilación y estabilidad de PTEN .
Función
ROCK1 tiene una amplia gama de funciones en el cuerpo. Es un regulador clave de la contracción, estabilidad y polaridad celular de actina-miosina . Estos contribuyen a muchos avances, como la regulación de la morfología, la transcripción de genes, la proliferación, la diferenciación, la apoptosis y la transformación oncogénica. Otras funciones implican la contracción del músculo liso, la organización del citoesqueleto de actina, la formación de adherencias focales y de fibras de tensión, la retracción de neuritas , la adherencia celular y la motilidad. Estas funciones se activan mediante la fosforilación de DAPK3 , GFAP , LIMK1 , LIMK2 , MYL9 / MLC2 , PFN1 y PPP1R12A . Además, ROCK1 fosforila FHOD1 y actúa sinérgicamente con él para promover el SRC-no dependiente de la apoptosis membrana plasmática blebbing . También es necesario para el posicionamiento del centrosoma y la salida dependiente del centrosoma de la mitosis.
Interacciones
Se ha demostrado que ROCK1 interactúa con:
Significación clínica
En los seres humanos, la función principal de ROCK1 es la contractilidad de la actomiosina. Como se mencionó anteriormente, esto contribuye a muchos avances proximales, como la regulación de la morfología, la motilidad y la adhesión célula-célula y célula-matriz. Además, las quinasas ROCK influyen en procesos celulares más distales que incluyen la transcripción, proliferación, diferenciación, apoptosis y transformación oncogénica de genes. Dada esta diversa gama de funciones, no es sorprendente que ROCK1 haya estado implicado en numerosos aspectos del cáncer.
Papel en el cáncer
Estudios recientes han explorado el papel de ROCK1 en el cáncer con especial atención a la motilidad celular, metástasis y angiogénesis. Rho GTPasas como RhoA están muy involucradas en cambios morfológicos en las células. Cuando un tumor progresa de forma invasiva a metastásica, es necesario que experimente estos cambios morfológicos dramáticos. Por lo tanto, a menudo se observa un aumento de la expresión de RhoA y su efector descendente ROCK1 en cánceres humanos. Estos cánceres son típicamente fenotipos más invasivos y metastásicos.
Angiogénesis
El aumento de la expresión de RhoA y ROCK1 en las vías de migración de las células endoteliales puede provocar un aumento de la angiogénesis y el comportamiento metastásico en las células tumorales. Se ha sugerido que ROCK1 regula la expresión de factores angiogénicos o la activación de ROCK1 facilita la angiogénesis aumentando la plasticidad del tumor. Al reducir la fuerza de las interacciones célula-célula y ayudar al movimiento de las células tumorales, ROCK1 puede permitir que las células endoteliales penetren en la masa tumoral más fácilmente.
Cáncer de mama
La sobreexpresión de ROCK1 y RhoA se observa a menudo en el cáncer de mama. ROCK1 activado fosforila MLC implicado en la contractilidad actina-miosina. RhoA también activa la actividad quinasa de adhesión focal. Juntas, estas dos vías crean el fenotipo móvil e invasivo de las células cancerosas. Los cánceres de mama a menudo contienen regiones de O2 reducido que aumentan la actividad de los factores inducibles por hipoxia ( HIF ). Se ha demostrado que los HIF activan la transcripción de RhoA y ROCK1, lo que conduce a cambios citoesqueléticos que subyacen al fenotipo de células cancerosas invasivas.
Inhibidores de ROCK1 en la terapia del cáncer
Los inhibidores de ROCK1 pueden usarse en la terapia del cáncer para:
- apuntar a células estromales en lugar de tumorales
- bloqueo concomitante de ROCK y la actividad del proteasoma en cánceres de pulmón impulsados por K ‐ Ras
- tratar neoplasias hematológicas como la leucemia mielógena crónica (LMC)
La inhibición de ROCK1 para el tratamiento del cáncer no ha sido aprobada para el uso de terapia estándar. Y27632 y Fasudil son ejemplos de inhibidores de ROCK1. Ambos inhiben a ROCK1 compitiendo con ATP por el sitio de activación de la quinasa. Los experimentos con Y27632 muestran que es un candidato prometedor como agente antihipertensivo terapéutico . Fasudil se ha utilizado para caracterizar el papel de ROCK1 en la función vascular en estudios clínicos y ha sido aprobado para su uso en Japón para el tratamiento del vasoespasmo cerebral después de una hemorragia subaracnoidea .
Otras enfermedades
La señalización ROCK1 juega un papel importante en muchas enfermedades, incluida la diabetes , enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la hipertensión pulmonar .
Ver también
Referencias
Otras lecturas
enlaces externos
- Información de ROCK1 con enlaces en la puerta de enlace de migración celular
