Structural Evolution of the Protein Kinase–Like Superfamily


Uma proteina quinase (cinase) é uma enzima quinase (cinase) que modifica outras proteínas adicionando quimicamente a estas grupos fosfato (fosforilação). A fosforiação resulta em geral em uma mudança funcional na proteína mirada (substrato) pela alteração da atividade enzimática, localização celular ou associação com outras proteínas. O genoma humano contém aproximadamente 500 genes de proteínas cinase e eles constituem aproximadamente 2% de todos os genes humanos. As proteínas cinases também são encontradas em bactérias e plantas. Mais de 30% de todas as proteínas podem ser modificadas pela atividade cinase, e as cinases são conhecidas por regular a maioria das vias celulares, especialmente aquelas envolvidas na transdução de sinais.


A família das proteínas cinases é grande e importante, mas é somente uma família em uma grande super-família de cinases homólogas que fosforilam uma variedade de substratos e atuam em importantes papéis em todos os três super-reinos da vida. Nós usamos uma construção estrurural alinhada de cinases selecionadas como base para um estudo da evolução estrutural da evolução da super-família de proteínas de tipo cinase. A comparação das estruturas revelou um domínio do “cerne universal” consistindo somente de regiões requeridas para aligação de ATP e de reação de transferência de fósforo. Notavelmente, sempre dentro do cerne universal algumas estruturas de cinases ostentam notáveis mudanças, enquanto ainda retém a atividade essencial. Portanto, a super-família de tipo cinase tem resistido à revisão substancial estrutural e seqüencial ao longo da escala de tempo evolutiva.


Nós consrtuímos a árvore filogenética para a super-família usando uma nova abordagem que permitiu a combinação da informação da sequência e estrutura dentro de uma análise quantitativa unificada. Quando considerada contra o pano de fundo da distribuição nas espécies e outras medidas, nossa árvore proporciona um cenário convincente para o desenvolvimento de várias famílias de cinases a partir de um ancestral comum. Nós propusemos que a maioria das então chamadas “cinases atípicas” não são intermitentemente derivadas de proteínas cinases, mas além disso divergiam inicialmente na evolução para formar um grupo filogenético distinto. Dentro das cinases atípicas, as famílias de aminoglicosídeos e as cinases colina parecem compartilhar o relacionamento mais próximo. Essas duas famílias, por sua vez, parecem ser as mais próximamente relacionadas à família das proteínas cinases.

(Aminoglicosídeos: qualquer um de um grupo de antibióticos bactericidas derivados de Streptomyces ou Micromonosporum e caracterizados pela ligação de dois ou mais aminoaçúcares unidos por uma ligação licosídica a uma hexose central; os aminoglicosídeos agem ao provocarem a leitura errônea e a inibição da síntese protéica nos ribossomos bacterianos e são efetivos contra bacilos aeróbicos Gram-negativos e Mycobacterium tuberculosis. Ex.: estreptomicina, neomicina e gentamicina.
Colina: íon (2-hidroxieil) trimetilamônico); encontrado na maioria dos tecidos animais na forma livre ou em combinação com lecitina (fosfatidilcolina), acetato (acetilcolina) ou citidina difosfato (citidina difosfocolina). Este é incluído no complexo de vitaminas B; como a acetilcolina (colina esterificada com ácido acético), é essencial para a transmissão sináptica. Vários sinais de colina são usados na medicina. Sin. Lipotropic factor, transmethylation factor.)


Além disso, nossas análises sugerem que a cinase actina-fragmina (não tem no OMIM), uma proteína cinase atípica, é mais restritamente relacionada à família das cinases fofoinositídeo-3 (fosfatidilinositol-3) do que à família das proteínas cinase. As duas famílias mais divergentes, alfa-cinases e cinases fosfadidilinositol fosfato (PIPKs), parecem ter histórias evolucionárias distintas. Enquanto as PIPKs provavelmente tenham um relacionamento evolucionário com o resto da superfamília cinase, o relacionamento parece ser muito distante (e talvez indireto). Por outro lado, as alfa-cinases parecem ser uma exceção no cenário das primeiras divergências para as cinases atípicas: elas aparenemente surgiram relativamente recentemente nos eucariotos. Nós apresentamos possíveis cenários para a derivação das alfa-cinases a partir de um cruzamento existente entre as cinases.

Text Ref:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16244704