Ukr.Biochem.J. 2019; Том 91, № 4, липень-серпень, c. 17-25
doi: https://doi.org/10.15407/ubj91.04.017
р60 є новою ізоформою S6 кінази 1, яка має кіназну активність і відрізняється за способом регуляції від р70 та р85 ізоформ
І. В. Заєць, В. В. Голяр, А. С. Сівченко, В. В. Смялковська, В. В. Філоненко
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
e-mail: filonenko@imbg.org.ua
Отримано: 13 березня 2019; Затверджено: 17 травня 2019
PI3K/mTORC1 сигнальний шлях залучений до контролю багатьох клітинних функцій, що регулюють фосфорилування одного зі своїх медіаторів – кінази 1 рибосомного протеїну S6 (S6K1). За рахунок альтернативної трансляції загального S6K1 транскрипту може відбуватися продукція трьох ізоформ, зокрема p85-S6K1, p70-S6K1 та p60-S6K1. Каталітична активність S6K1 модулюється мітогенами та ростовими факторами шляхом фосфорилування за трьома критичними сайтами, такими як активаційна петля (Т-loop сайт), мотив повороту (ТМ сайт) та гідрофобний мотив (HM сайт). Обидва компоненти PI3K/mTORC1 шляху, PDK1 та mTORC1, напряму фосфорилюють відповідно Т-loop та HM сайти. Проте більшість досліджень, які спрямовано на вивчення регуляції S6K1, було направлено на p70- та p85-S6K1, у той час як вивченню активності і регуляції p60-S6K1 не було приділено уваги. Для того, щоб перевірити чи володіє p60-S6K1 кіназною активністю і регулюється подібно до p70/p85-S6K1, було використано попередньо створені нами клітини p85–/p70–/p60+HEK-293. Спочатку in vitro кіназний тест підтвердив здатність p60-S6K1 фосфорилувати рибосомний протеїн S6 (rpS6), відомий субстрат S6K1. Далі аналіз фосфорилування p60-S6K1 за різних умов росту клітин показав відсутність фосфорилування p60-S6K1 за PDK1- та mTORC1-регульованими сайтами, проте ця ізоформа була фосфорильована за ТМ сайтом. Нарешті, ми з’ясували, що активність p60-S6K1 є нечутливою до мітогенної стимуляції та обробки клітин потужними інгібіторами PI3K/mTORC1-залежного сигнального шляху рапаміцином за наявності PI3K/mTORC1-незалежного механізму регуляції p60-S6K1 в HEK-293. За результатами дослідження можна припустити, що ізоформа p60-S6K1 виявляє власну кіназну активність, яка регулюється незалежно від PI3K/mTORC1 сигнального шляху в клітинах HEK-293. Більш того, модуляція активності p60-S6K1 через PI3K/mTORC1 сигнальний шлях залежить, ймовірно, від типу клітини, оскільки ізоформа p60-S6K1 підлягає PDK1- та mTORC1-опосередкованому фосфорилуванню в клітинній лінії раку молочної залози MCF-7.
Ключові слова: p60-S6 кіназа 1 (p60-S6K1), PI3K/mTORC1 сигнальний шлях, кіназна активність, регуляція шляхом фосфорилування протеїну
Посилання:
- Magnuson B, Ekim B, Fingar DC. Regulation and function of ribosomal protein S6 kinase (S6K) within mTOR signalling networks. Biochem J. 2012 Jan 1;441(1):1-21. PubMed, CrossRef
- Fenton TR, Gout IT. Functions and regulation of the 70kDa ribosomal S6 kinases. Int J Biochem Cell Biol. 2011 Jan;43(1):47-59. PubMed, CrossRef
- Bahrami-B F, Ataie-Kachoie P, Pourgholami MH, Morris DL. p70 Ribosomal protein S6 kinase (Rps6kb1): an update. J Clin Pathol. 2014 Dec;67(12):1019-25. PubMed, CrossRef
- Dann SG, Selvaraj A, Thomas G. mTOR Complex1-S6K1 signaling: at the crossroads of obesity, diabetes and cancer. Trends Mol Med. 2007 Jun;13(6):252-9. PubMed, CrossRef
- Kim D, Akcakanat A, Singh G, Sharma C, Meric-Bernstam F. Regulation and localization of ribosomal protein S6 kinase 1 isoforms. Growth Factors. 2009 Feb;27(1):12-21. PubMed, CrossRef
- Zaiets IV, Sivchenko AS, Khoruzhenko AI, Savinska LO, Filonenko VV. The p60-S6K1 isoform of ribosomal protein S6 kinase 1 is a product of alternative mRNA translation. Ukr Biochem J. 2018; 90(4): 25-35. CrossRef
- Mahalingam M, Templeton DJ. Constitutive activation of S6 kinase by deletion of amino-terminal autoinhibitory and rapamycin sensitivity domains. Mol Cell Biol. 1996 Jan;16(1):405-13. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Cheatham L, Monfar M, Chou MM, Blenis J. Structural and functional analysis of pp70S6k. Proc Natl Acad Sci USA. 1995 Dec 5;92(25):11696-700.
PubMed, PubMedCentral, CrossRef - Savinska LO, Kijamova RG, Pogrebnoy PV, Ovcharenko GV, Gout IT, Filonenko VV. Comparative characterization of S6 kinase α and β isoforms expression in mammalian tissues. Biopolym Cell. 2001; 17(5): 374-379. CrossRef
- Alessi DR, Kozlowski MT, Weng QP, Morrice N, Avruch J. 3-Phosphoinositide-dependent protein kinase 1 (PDK1) phosphorylates and activates the p70 S6 kinase in vivo and in vitro. Curr Biol. 1998 Jan 15;8(2):69-81. PubMed, CrossRef
- Pullen N, Dennis PB, Andjelkovic M, Dufner A, Kozma SC, Hemmings BA, Thomas G. Phosphorylation and activation of p70s6k by PDK1. Science. 1998 Jan 30;279(5351):707-10. PubMed, CrossRef
- Weng QP, Kozlowski M, Belham C, Zhang A, Comb MJ, Avruch J. Regulation of the p70 S6 kinase by phosphorylation in vivo. Analysis using site-specific anti-phosphopeptide antibodies. J Biol Chem. 1998 Jun 26;273(26):16621-9. PubMed,CrossRef
- Williams MR, Arthur JS, Balendran A, van der Kaay J, Poli V, Cohen P, Alessi DR. The role of 3-phosphoinositide-dependent protein kinase 1 in activating AGC kinases defined in embryonic stem cells. Curr Biol. 2000 Apr 20;10(8):439-48. PubMed, CrossRef
- Saitoh M, Pullen N, Brennan P, Cantrell D, Dennis PB, Thomas G. Regulation of an activated S6 kinase 1 variant reveals a novel mammalian target of rapamycin phosphorylation site. J Biol Chem. 2002 May 31;277(22):20104-12. PubMed, CrossRef
- Isotani S, Hara K, Tokunaga C, Inoue H, Avruch J, Yonezawa K. Immunopurified mammalian target of rapamycin phosphorylates and activates p70 S6 kinase alpha in vitro. J Biol Chem. 1999 Nov 26;274(48):34493-8. PubMed, CrossRef
- Dennis PB, Pullen N, Pearson RB, Kozma SC, Thomas G. Phosphorylation sites in the autoinhibitory domain participate in p70(s6k) activation loop phosphorylation. J Biol Chem. 1998 Jun 12;273(24):14845-52. PubMed, CrossRef
- Schalm SS, Blenis J. Identification of a conserved motif required for mTOR signaling. Curr Biol. 2002 Apr 16;12(8):632-9. PubMed, CrossRef
- Moser BA, Dennis PB, Pullen N, Pearson RB, Williamson NA, Wettenhall RE, Kozma SC, Thomas G. Dual requirement for a newly identified phosphorylation site in p70s6k. Mol Cell Biol. 1997 Sep;17(9):5648-55. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Mukhopadhyay NK, Price DJ, Kyriakis JM, Pelech S, Sanghera J, Avruch J. An array of insulin-activated, proline-directed serine/threonine protein kinases phosphorylate the p70 S6 kinase. J Biol Chem. 1992 Feb 15;267(5):3325-35. PubMed
- Ferrari S, Bannwarth W, Morley SJ, Totty NF, Thomas G. Activation of p70s6k is associated with phosphorylation of four clustered sites displaying Ser/Thr-Pro motifs. Proc Natl Acad Sci USA. 1992 Aug 1;89(15):7282-6. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Banerjee P, Ahmad MF, Grove JR, Kozlosky C, Price DJ, Avruch J. Molecular structure of a major insulin/mitogen-activated 70-kDa S6 protein kinase. Proc Natl Acad Sci USA. 1990 Nov;87(21):8550-4. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Price DJ, Mukhopadhyay NK, Avruch J. Insulin-activated protein kinases phosphorylate a pseudosubstrate synthetic peptide inhibitor of the p70 S6 kinase. J Biol Chem. 1991 Sep 5;266(25):16281-4. PubMed
- Han JW, Pearson RB, Dennis PB, Thomas G. Rapamycin, wortmannin, and the methylxanthine SQ20006 inactivate p70s6k by inducing dephosphorylation of the same subset of sites. J Biol Chem. 1995 Sep 8;270(36):21396-403. PubMed, CrossRef
- Ferrari S, Pearson RB, Siegmann M, Kozma SC, Thomas G. The immunosuppressant rapamycin induces inactivation of p70s6k through dephosphorylation of a novel set of sites. J Biol Chem. 1993 Aug 5;268(22):16091-4. PubMed
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.