Chinasi: enzimi, esempi

Le chinasi sono fondamentali nel metabolismo, nella segnalazione cellulare, nella regolazione delle proteine, nel trasporto cellulare, nei processi secretori e in molte altre vie cellulari.
Sono enzimi appartenenti alla classe delle transferasi che catalizzano reazioni di fosforilazione.

Il transfer del gruppo fosfato avviene da molecole ad alta energia a substrati specifici.

Un esempio è costituito dall’ATP che cede un gruppo fosfato ad un substrato con formazione di ADP e substrato fosforilato.

ATP=ADPProteine, lipidi, acidi nucleici e amminoacidi come serina, treonina e tirosina possono essere fosforilati grazie all’azione di questi enzimi. A seconda del substrato che è fosforilato si distinguono molti tipi di chinasi.

Protein-chinasi

Le protein-chinasi catalizzano la fosforilazione delle proteine che è un meccanismo centrale per la regolazione della funzione cellulare ed enzimatica. Gli organismi eucarioti possiedono due classi generali di protein- chinasi, quelle che trasferiscono il fosfato ai residui di serina e treonina e quelle che trasferiscono il fosfato a residui di  tirosina. Dei 20 amminoacidi, solo serina, treonina e tirosina contengono il gruppo funzionale necessario per la fosforilazione.

La fosforilazione da parte delle protein-chinasi regola ogni attività delle cellule eucariote, come la proliferazione, l’espressione genica, il metabolismo, la motilità, il trasporto di membrana e l’apoptosi.

Chinasi ciclina-dipendente (CDK)

Le CDK sono una famiglia di enzimi multifunzionali che possono modificare vari substrati proteici coinvolti nella progressione del ciclo cellulare. In particolare esse fosforilano i substrati trasferendo gruppi fosfato dall’ATP a tratti specifici di amminoacidi presenti. Diversi tipi di cellule eucariote contengono diversi tipi e quantità di CDK. Ad esempio, il lievito ha un solo CDK, mentre i vertebrati ne hanno quattro diversi.

Come suggerisce il nome, le CDK richiedono la presenza di cicline per diventare attivi. Le cicline sono una famiglia di proteine ​​che non hanno attività enzimatica propria ma attivano le CDK legandosi ad esse.

Le CDK devono trovarsi in un particolare stato di fosforilazione, con alcuni siti fosforilati e altri defosforilati, affinché avvenga l’attivazione. La corretta fosforilazione dipende dall’azione di altre chinasi e da una seconda classe di enzimi chiamati fosfatasi che sono responsabili della rimozione dei gruppi fosfato dalle proteine. Sono anche coinvolte nella regolazione della trascrizione, nell’elaborazione dell’mRNA e nella differenziazione delle cellule nervose.

Proteina chinasi attivata dal mitogeno (MAPK)

È  un tipo di chinasi proteica che è specifico per amminoacidi serina e treonina. Regolano le funzioni cellulari tra cui proliferazione, espressione genica, differenziazione, mitosi, sopravvivenza cellulare e apoptosi

Carboidrati chinasi

Attivano un’ampia varietà di monosaccaridi aggiungendo un gruppo fosfato, solitamente dall’ATP. Utilizzano una strategia comune per guidare la reazione tra l’idrossile dello zucchero e il fosfato donatore. L’idrossile reattivo è deprotonato, solitamente da una catena laterale dell’acido aspartico che funge da base catalitica. L’idrossile deprotonato attacca quindi il fosfato donatore.

Sfingosina chinasi (SphK )

Danno luogo alla formazione della sfingosina-1-fosfato a partire dalla sfingosina che è amminoalcol insaturo. La sfingosina-1-fosfato svolge un ruolo importante nella regolazione di una varietà di processi biologici attraverso attività intracellulari ed extracellulari

Fosfoinositide 3-chinasi

Sono  enzimi che trasducono i segnali intracellulari che sono in grado di fosforilare l’idrossile in posizione 3 presente sull’anello inositolico del fosfatidilinositolo fosfolipide nel quale è legata, con legame estereo, una molecola di inositolo al gruppo fosfato della testa polare. Sono enzimi coinvolti in complessi meccanismi cellulari come la crescita cellulare, la proliferazione, la differenziazione, la motilità e la sopravvivenza intracellulare

Riboflavina chinasi

Catalizza la fosforilazione della riboflavina per formare flavin-mononucleotide (FMN):
ATP + riboflavina → ADP + FMN + H+

Il FMN partecipa a numerosi processi in tutti gli organismi, compreso il trasporto di elettroni mitocondriali, la fotosintesi, l’ossidazione degli acidi grassi e il metabolismo della vitamina B6, vitamina B12 e folati.

Timidina chinasi

La timidina chinasi ha una funzione chiave nella sintesi del DNA e quindi nella divisione cellulare, in quanto fa parte della catena di reazione per introdurre la timidina nel DNA.

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