Proteinkináza R

Proteinkináza R (PKR, proteinkináza aktivovaná dvouřetězcovou RNA (dsRNA)) je enzym ze skupiny serin/threonin kináz, který fosforyluje eukaryotický iniciační faktor eIF-2. Po této fosforylaci dochází k zastavení syntézy bílkovin v buňce, tedy jinými slovy k inhibici translace. To je důležité při obraně proti napadení buňky viry – PKR je aktivována po vzestupu hladiny interferonů α a β a v závislosti na přítomnosti dvouvláknové RNA, které signalizují právě napadení buňky viry. Protein je u lidí kódován v genu EIF2AK2, který je lokalizovaný na chromozómu 2, obsahuje 551 aminokyselin a váží 68 kilodaltonů. Aktivace exprese PKR je jednim z mechanismů vruzené imunity pro eliminaci patogenů.

Struktura

PKR obsahuje N-terminální doménu, která je schopná navázat dvouřetězcovou RNA díky přítomností dvou tandemových repetic konzervovaného RNA-vazebného motivu propojených linkerem (20-23 aminokyseliny). Dané repetice jsou následně pomocí flexibilního linkeru propojené s C-koncovou doménou, která obsahuje nejdůležitější místa pro fosforylaci. Promotor sekvence daného genu obsahuje specifický motiv - interferonem-stimulovaný transkripční prvek (IFN-stimulated response element (ISRE)), který umožňuje jeho expresi v reakci na zvýšenou produkci interferonů typu I. Navázání dvouřetězcové RNA na motiv vede ke konformačním změnam jako je tvorba homodimeru a k autofosforylaci několika zbýtků aminokyselin ve struktuře (Tyrosin, Serin a Threonin). Navazání fosfátové skupiny na Thr-446 a, následně, na Thr-451 ma za následek stabilizaci struktury dimeru aktivované PKR a její zvýšené katalytické aktivitě.

Kvůli tomu, že proteinkináza R může být aktivována dvouřetězcovou RNA, patří ke skupině receptorů rozpoznávajících konzervované molekuly typické pro patogeny (PRR, pattern recognition receptors), jež hrají důležitou roli ve správné funkci vrozeného imunitního systému.

Funkce

Proteinkináza R hraje významnou roli v odpovědí buňky na stres a je asociována s řadou molekul a jejich funkcí, jako například heparin (je schopen aktivovat PKR, vede k dimerizaci); proteiny tepelného šoku (HSP, heat shock proteins), kde PKR je esenciální pro akumulaci a spuštění signalizačních drah spojených s termoregulací; PDGF (Platelet Derived Growth Faktor, růstový faktor z destiček), kde PKR je esenciální pro další předání signálů genům spojeným s PDGF signalizací.

Daná funkční rozmanitost a zapojení PKR do různých signalizačních drah je spojená s tím, že daná kináza reguluje fosforylací eukariotického iniciačního faktoru eIF-2, který je jedním z hlavních regulátorů mRNA translace. Iniciace translace pomocí eIF-2 je rychlost limitujícím krokem celého procesu, což znamená, že na jeho aktivace nebo represe je závislá celá buněčná proteosyntéza. Navázáni fosfátu na Serin na pozici 51 vede k inhibici eIF-2 a k potlačení syntézy proteinů až do jejího úplného zablokováni. V případě, že je buňka infikovaná virem, daná schopnost zabraňuje virové replikaci a případnému množení patogenu na ostatní okolní buňky. Daný proces může vest k programované buněčné smrti, neboli apoptóze.