RESUMO
BACKGROUND: Luciferases, enzymes that catalyze bioluminescent reactions in different organisms, have been extensively used for bioanalytical purposes. The most well studied bioluminescent system is that of firefly and other beetles, which depends on a luciferase, a benzothiazolic luciferin and ATP, and it is being widely used as a bioanalytical reagent to quantify ATP. Protein kinases are proteins that modify other proteins by transferring phosphate groups from a nucleoside triphosphate, usually ATP. METHODS: Here, we used a red-light emitting luciferase from Phrixotrix hirtus railroad worm to determine the activity of kinases in a coupled assay, based on luminescence that is generated when luciferase is in the presence of its substrate, the luciferin, and ATP. RESULTS: In this work we used, after several optimization reactions, creatine kinase isoforms as well as NEK7 protein kinase in the absence or presence of ATP analogous inhibitors to validate this new luminescence method. CONCLUSION: With this new approach we validated a luminescence method to quantify kinase activity, with different substrates and inhibition screening tests, using a novel red-light emitting luciferase as a reporter enzyme.
Assuntos
Creatina Quinase/análise , Luciferases/análise , Medições Luminescentes/métodos , Quinases Relacionadas a NIMA/análise , Proteínas Quinases/análise , Trifosfato de Adenosina/química , Animais , Brasil , Luciferina de Vaga-Lumes/química , Luminescência , Medições Luminescentes/normasRESUMO
This study displays a screening using yeast strains deficient in protein kinases known to exist in Saccharomyces cerevisiae. From 95 viable single mutants, 20 mutants appear to be affected in the glucose-induced extracellular acidification. The mutants that are unaffected in calcium signaling were tested for their sensitivity to hygromycin B. Furthermore, we verified whether the remaining mutants produced enzymes that are appropriately incorporated at plasma membrane. Finally, we measure the kinetic properties of the enzyme in purified plasma membranes from glucose-starved as well as glucose-fermenting cells. We confirmed the kinase Ptk2 involvement in H(+)-ATPase regulation (increase of affinity for ATP). However, the identification of the kinase(s) responsible for phosphorylation that leads to an increase in Vmax appears to be more complex. Complementary experiments were performed to check how those protein kinases could be related to the control of the plasma membrane H(+)-ATPase and/or the potential membrane. In summary, our results did not permit us to identify the protein kinase(s) involved in regulating the catalytic efficiency of the plasma membrane H(+)-ATPase. Therefore, our results indicate that the current regulatory model based on the phosphorylation of two different sites located in the C-terminus tail of the enzyme could be inappropriate.
Assuntos
Membrana Celular/enzimologia , Membrana Celular/metabolismo , Proteínas Quinases/análise , ATPases Translocadoras de Prótons/metabolismo , Saccharomyces cerevisiae/enzimologia , Saccharomyces cerevisiae/metabolismo , Glucose/metabolismo , Mutação , Proteínas Quinases/genética , Saccharomyces cerevisiae/genéticaRESUMO
Apesar do praziquantel ser uma droga eficiente para o tratamento da esquistossomose, a prevalência da doença não mostrou redução significativa nos últimos anos e, até o momento, não existe uma alternativa eficaz para o tratamento dessa doença. Dessa forma, optamos por utilizar as poderosas ferramentas genômicas para identificar potenciais alvos para o desenvolvimento de um medicamento alternativo. Já que proteínas quinase eucarióticas (ePKs) são consideradas alvos para o desenvolvimento de drogas do ponto de vista médico e químico, e um número crescente de inibidores ePKs foram desenvolvidos e aprovados para o tratamento de diferentes doenças humanas, estas se tornaram o foco de estudo desse trabalho. As ePKs de S. mansoni, S. japonicum e S. haematobium foram identificadas nos proteomas preditos e classificadas em seus devidos grupos, famílias e subfamílias a partir de abordagens filogenéticas. Utilizando as informações dos ortólogos identificados, foi possível selecionar um grupo de ePKs com função predita essencial nesse parasito. A anotação funcional mostrou ainda que grande parte das ePKs selecionadas são ativadoras/efetoras da via de sinalização MAPK. Dessa forma, proteínas chave da via MAPK (SmRas, SmERK1, SmERK2, SmJNK e SmCaMK2), foram as escolhidas para validação experimental. Após redução significativa no nível de transcrito dos genes selecionados, nenhuma alteração fenotípica visível foi relatada em cultura de esquistossomulos.
Contudo, o efeito da diminuição transcricional dos genes no desenvolvimento dos vermes diante do sistema imune do hospedeiro foi avaliado. Evidenciamos que proteínas MAPK JNK quando silenciada causa efeitos devastadores no tegumento de vermes adultos de S. mansoni que leva a morte dos mesmos. E, ePKs da subfamília ERK1 estão relacionadas com a produção de ovos, já que fêmeas com baixos níveis de transcritos SmERK1 e SmERK2 apresentam ovários pouco desenvolvidos e produção de ovos significativamente baixa. Além disso, foi comprovado que o fator de transcrição c-fos está diferencialmente expresso em parasitos silenciados para as proteínas MAPK SmJNK, SmCaMK2 e SmERK1/2. Dessa forma concluímos que o dado genômico, acoplado a ferramentas computacionais preditoras e abordagem experimental, compõem uma metodologia poderosa para o estudo dessa espécie. As proteínas MAPK, SmERK e SmJNK, são alvos de interesse para o desenvolvimento de drogas para tratamento da esquistossomose já que um inibidor contra essas proteínas provavelmente irá interromper o ciclo de vida de Schistosoma e impedir o progresso da doença
Assuntos
Animais , Cobaias , Camundongos , Esquistossomose/tratamento farmacológico , Proteínas Quinases/análise , Schistosoma/genéticaRESUMO
Apesar do praziquantel ser uma droga eficiente para o tratamento da esquistossomose, a prevalência da doença não mostrou redução significativa nos últimos anos e, até o momento, não existe uma alternativa eficaz para o tratamento dessa doença. Dessa forma, optamos por utilizar as poderosas ferramentas genômicas para identificar potenciais alvos para o desenvolvimento de um medicamento alternativo. Já que proteínas quinase eucarióticas (ePKs) são consideradas alvos para o desenvolvimento de drogas do ponto de vista médico e químico, e um número crescente de inibidores ePKs foram desenvolvidos e aprovados para o tratamento de diferentes doenças humanas, estas se tornaram o foco de estudo desse trabalho. As ePKs de S. mansoni, S. japonicum e S. haematobium foram identificadas nos proteomas preditos e classificadas em seus devidos grupos, famílias e subfamílias a partir de abordagens filogenéticas. Utilizando as informações dos ortólogos identificados, foi possível selecionar um grupo de ePKs com função predita essencial nesse parasito. A anotação funcional mostrou ainda que grande parte das ePKs selecionadas são ativadoras/efetoras da via de sinalização MAPK. Dessa forma, proteínas chave da via MAPK (SmRas, SmERK1, SmERK2, SmJNK e SmCaMK2), foram as escolhidas para validação experimental. Após redução significativa no nível de transcrito dos genes selecionados, nenhuma alteração fenotípica visível foi relatada em cultura de esquistossomulos.
Contudo, o efeito da diminuição transcricional dos genes no desenvolvimento dos vermes diante do sistema imune do hospedeiro foi avaliado. Evidenciamos que proteínas MAPK JNK quando silenciada causa efeitos devastadores no tegumento de vermes adultos de S. mansoni que leva a morte dos mesmos. E, ePKs da subfamília ERK1 estão relacionadas com a produção de ovos, já que fêmeas com baixos níveis de transcritos SmERK1 e SmERK2 apresentam ovários pouco desenvolvidos e produção de ovos significativamente baixa. Além disso, foi comprovado que o fator de transcrição c-fos está diferencialmente expresso em parasitos silenciados para as proteínas MAPK SmJNK, SmCaMK2 e SmERK1/2. Dessa forma concluímos que o dado genômico, acoplado a ferramentas computacionais preditoras e abordagem experimental, compõem uma metodologia poderosa para o estudo dessa espécie. As proteínas MAPK, SmERK e SmJNK, são alvos de interesse para o desenvolvimento de drogas para tratamento da esquistossomose já que um inibidor contra essas proteínas provavelmente irá interromper o ciclo de vida de Schistosoma e impedir o progresso da doença
Assuntos
Animais , Cobaias , Camundongos , Proteínas Quinases/análise , Schistosoma/genética , Esquistossomose/tratamento farmacológicoRESUMO
In order to achieve the goal of this article, as an example we will describe the strategies followed to analyze the presence of the multi-kinase complex at the mitochondria and the posttranslational modification of two key mitochondrial proteins, which participate in the regulation of cholesterol transport across the mitochondrial membranes and in the regulation of steroid biosynthesis. Hormones, ions or growth factors modulate steroid biosynthesis by the posttranslational phosphorylation of proteins. The question still remains on how phosphorylation events transmit a specific signal to its mitochondrial site of action. Cholesterol transport requires specific interactions in mitochondria between several proteins including a multi-kinase complex. The presence of this multi-kinase complex at the mitochondria reveals the importance of the posttranslational modification of mitochondrial proteins for its activity and functions. The activation of PKA triggers the posttranslational modification of the mitochondrial acyl-CoA thioesterase (Acot2), which releases arachidonic acid (AA) in the mitochondria, and the activation of a kinase cascade that leads to the phoshorylation of the steroidogenic acute regulatory (StAR) protein. The function of StAR is to facilitate the access of cholesterol to the first enzyme of the biosynthesis process and its induction is dependent on Acot2 and intramitochondrial AA release. Truncation of the StAR protein is associated with the steroid deficiency disease, congenital lipoid adrenal hyperplasia.
Assuntos
Mitocôndrias/enzimologia , Proteínas Quinases/análise , Proteínas Quinases/metabolismo , Esteroides/biossíntese , Tioléster Hidrolases/metabolismo , Animais , Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/análise , Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/genética , Proteínas Quinases Dependentes de AMP Cíclico/metabolismo , Humanos , Mitocôndrias/química , Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno/análise , Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno/genética , Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno/metabolismo , Mutação , Fosforilação , Proteínas Quinases/genética , Processamento de Proteína Pós-Traducional , Tioléster Hidrolases/análise , Tioléster Hidrolases/genética , TransfecçãoRESUMO
Pouco se sabe a respeito dos mecanismos de transdução de sinal no parasito Schistosoma mansoni. A identificação e caracterização dos mecanismos e das moléculas envolvidas em vias de transdução de sinal são essenciais para se entender a biologia do parasito e interações hospedeiro-parasito. As proteínas MAPK (Mitogen-activated protein kinases) desempenham um importante papel na transdução de sinais extracelulares, controlando vários mecanismos celulares essências. As MKPs são o principal grupo de proteína fosfatases que controlam a magnitude e a duração da ativação das proteínas MAPK. Até o presente momento, nenhuma proteína da família das MAPKs ou proteínas MKPs havia sido detalhadamente caracterizada no parasito S. mansoni. Foi realizada uma análise in silico. abragente da versão 3.1 do genoma de S. mansoni utilizando diferentes abordagens de bioinformática, incluindo buscas por similaridade de seqüências realizadas com o algoritmo blast ou com modelos ocultos de Markov (HMM) especificamente elaborados e construídos para identificação de MAPKs e MKPs. Complementarmente foi realizada a anotação manual dos genes que apresentaram hits positivos para proteínas MAPK e MKP utilizando o programa Artemis para integrar as anotações.
Com base nesses resultados quatro proteínas foram selecionadas para posterior validação experimental: uma proteína ERK (SmMAPK1), uma proteína JNK (SmMAPK2) e duas proteínas fosfatase de dupla especificidade (SmMKP1e SmMKP2). Análises in silico revelaram ainda que os aminoácidos importantes para a funcionalidade das proteínas estão conservados. Nas MAPKs os resíduos dos domínios CD e ED, essenciais para o reconhecimento dos ativadores, substratos e desativadores, estão conservados. Nas fosfatases, o sítio de ligação as MAPKs está presente e apresenta os aminoácidos essenciais para a interação entre as proteínas. O cDNA de SmMAPK1, SmMAPK2, SmMKP1 e SmMKP2 está presente em todas as fases de desenvolvimento do parasito. E, em SmMKP1 observamos grande quantidade de transcrito em miracídio e também a presença de ortólogos a SmMKP1 em diversas espécies do gênero Schistosoma. As proteínas foram expressas em fusão a GST utilizando vetor de expressão pGEX. O teste de solubilidade mostrou que SmMAPK1, SmMKP1 e SmMKP2 estão presente na fase insolúvel, provavelmente em corpos de inclusão. Esse trabalho enfatiza a importância de se integrar projetos de sequenciamento do genoma, predição de proteínas, anotação manual dos genes e validação experimental para a identificação de proteínas alvo para o desenvolvimento de novas drogas
Assuntos
Humanos , Biologia Computacional/tendências , Proteínas Quinases/análise , Schistosoma mansoni/genética , Esquistossomose mansoni/genéticaRESUMO
Two cyclic-nucleotide independent soluble casein kinase activities (CK I and CK II) from the fungus Mucor rouxii have been isolated, characterized and found to fit in the general classification of type 1 (CK I) and 2 (CK II) casein kinases, according to their enzymatic and structural properties. Both enzymes phosphorylate acidic substrates, require Mg2+ and have a chromatographic behaviour on DEAE-Sepharose and phosphocellulose similar to their mammalian counterparts. CK I has a sedimentation coefficient of 3.5 S, uses ATP as a phosphate donor (Km = 40 microM), phosphorylates casein mainly on serine residues, its activity is strongly inhibited by KCl and polyamines. CK II has a sedimentation coefficient of 7.4 S, uses ATP and GTP as phosphate donors (Km ATP = 10 microM; Km GTP = 40 microM), phosphorylates casein in serine and threonine, its activity is stimulated by KCl and by polyamines and is inhibited by heparin (I50 = 0.5 micrograms/ml). Casein kinase activity associated to particulate fraction (40% of total) has been partially characterized and shown to be similar to the soluble CK I activity.
Assuntos
Mucor/enzimologia , Proteínas Quinases/análise , Aminoácidos/análise , Caseína Quinases , Centrifugação com Gradiente de Concentração , Cromatografia de Afinidade , Cromatografia em Gel , Heparina/farmacologia , Cinética , Fosforilação , Poliaminas/farmacologia , Proteínas Quinases/isolamento & purificação , Solubilidade , Especificidade por SubstratoRESUMO
The presence of cyclic AMP-dependent protein kinase and phosvitin kinases, with activity independent of cyclic nucleotides, was shown in the intestinal nematode Nippostrongylus brasiliensis. The activity of the cyclic AMP-dependent protein kinase was found to be enhanced about 8-fold in the presence of 10(-7) M cyclic AMP; the apparent Km values were determined to be 20 microM and 80 microM for ATP and kemptide, respectively. The molecular weight of the holoenzyme was about 170 000. Two phosvitin kinases could be isolated and distinguished by their molecular weights of 600 000 and 40 000. The activity of the high-molecular-weight phosvitin kinase was effectively inhibited by suramin and heparin. The apparent Km values were found to be 30 microM and 0.1 mg/ml for ATP and phosvitin, respectively. In the case of the low-molecular-weight phosvitin kinase the apparent Km values for ATP and phosvitin were found to be 30 microM and 0.6 mg/ml, respectively. The investigation of different developmental stages of N. brasiliensis revealed a marked higher level of protein kinase activity in the L4 larvae compared to L3 larvae and adults.
Assuntos
Nippostrongylus/enzimologia , Proteínas Quinases/análise , Animais , Heparina/farmacologia , Histonas/metabolismo , Larva/enzimologia , Oligopeptídeos/metabolismo , Fosvitina/metabolismo , Proteínas Quinases/metabolismo , Ratos/parasitologia , Especificidade por Substrato , Suramina/farmacologiaRESUMO
The subcellular distribution of cAMP dependent and independent protein kinases (Pr K) has been studied in rat tests. The enzymatic activity was preferentially located in the cytosol. In all fractions mature animals have higher specific activity. The localization of endogenous protein substrates of Pr K was investigated using cytosol as an enzymatic source. The best endogenous substrate for the cAMP dependent Pr K seemed to be localized in the microsomal fraction. The rate of protein phosphorylation in the testicular subcellular fractions was examined by in vitro incubation with 32P-orthophosphate. The nuclear fractions have the highest specific radioactivity.