4. Строение Tyr-протеинкиназ

Рассмотрим строение одного из представителей так называемых Tyr-протеинкиназ, то есть ферментов, способных фосфорилировать остатки тирозина в структуре белка субстрата.

Одна из Tyr-киназ получила название "src-киназа". Такое название связано с тем, что саркому Рауса (отсюда src) птиц могут вызывать определенные вирусы, в геноме которых есть ген, кодирующий эту протеинкиназу. В структуре src-киназы можно выделить две части. В левой части располагаются специальные регуляторные элементы, а в правой части размещается каталитический домен. Строение этого каталитического домена удивительно похоже на строение каталитического домена Ser/Thr-протеинкиназ. Действительно, верхний субдомен, содержащий преимущественно Р-структурные участки, участвует в связывании АТФ, а в нижнем субдомене располагается центр связывания белка-субстрата. Активный центр находится в щели, разделяющей светло- и темно-синие субдомены. Вблизи активного центра располагается гибкая петля, которая может участвовать в регуляции активности фермента.

Вероятно, наибольший интерес представляет регуляторный домен src-киназы. В N-концевой части src-киназы располагаются два участка с консервативной первичной структурой. Первый, так называемый SH3-мотив (SH расшифровывается как src-homology, то есть гомология с src-киназой) встречается в структуре многих белков. Этот относительно консервативный участок, часто обозначаемый термином "мотив", способен узнавать и прочно взаимодействовать с участками полипептидных цепей, имеющих в своей структуре определенным образом расположенные остатки пролина (так называемая полипролиновая спираль II типа). В структуре src-киназы такой участок находится в области шарнира между регуляторным и каталитическим доменами. Таким образом, расположенный в N-концевой области SH3 может регулировать ориентацию АТФ-связывающего участка в каталитическом домене белка. Второй регуляторный элемент, располагающийся в N-концевой части белка, представлен так называемым SH2-мотивом. Последовательность аминокислот в SH2-мотиве тоже достаточно консервативна и встречается в составе многих белков. Первичная структура SH2-мотива обеспечивает узнавание и связывание с участками полипептидной цепи, имеющими в своем составе остатки фосфорилированного тирозина. В С-концевой области фермента есть остаток тирозина, который может фосфорилироваться или под действием самой src-киназы, или под действием других Tyr-киназ. Если это происходит, то фосфотирозин попадает в так называемый карман для фосфотирозина, являющийся главной составной частью SH2-мотива.

При этом происходит переориентация С-концевого участка каталитического домена и оказывается невозможным протекание каталитической реакции. Таким образом, SH3 контролирует ориентацию АТФ-связывающего участка, а SH2 — ориентацию субстратсвязывающего участка.

Приведенные примеры убедительно свидетельствуют о том, что общая архитектура строения каталитического домена различных протеинкиназ довольно консервативна. В то же время в первичной структуре каталитических доменов различных протеинкиназ есть определенные различия, которые, впрочем, не приводят к драматическому изменению укладки полипептидной цепи. Регуляторные элементы различных протеинкиназ крайне разнообразны.