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

26.07.2019   Uncategorized   No comments

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: , , ,

Посилання:

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. Schalm SS, Blenis J. Identification of a conserved motif required for mTOR signaling. Curr Biol. 2002 Apr 16;12(8):632-9. PubMed, CrossRef
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.