Preparation and characterization of Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase kinase 2 (CaMKK2).

Abstract

Kalmodulinová proteinkinasová kaskáda je signální dráha, která se podílí na buněčné odpovědi na zvýšenou koncentraci vápenatých iontů uvnitř buňky. Ca2+ patří mezi sekundární posly, které zajišťují odpověď na mnoho podnětů. Většina těchto odpovědí začíná navázáním vápenatých iontů na kalmodulin, receptorový protein uvnitř buňky. Vazbou se zvyšuje afinita kalmodulinu k dalším proteinům, které jsou součástí signální kaskády. Jedním z interakčních partnerů kalmodulinu je kalcium/kalmodulin-dependentní proteinkinasa kinasa 2 (CaMKK2). CaMKK2 je serin/treoninová proteinkinasa, která se podílí zejména na regulaci genové exprese, dále také na regulaci energetické rovnováhy. CaMKK2 se skládá z několika funkčních oblastí, z nichž nejprozkoumanější je kinasová doména (její struktura již byla vyřešena díky krystalografickým studiím). Ta se nachází v prostřední části proteinu (přibližně 298 aminokyselinových zbytků) o velikosti 588 aminokyselin. U zbytku proteinu se předpokládá, že je převážně nestrukturovaný a částečně se strukturalizuje až po navázání ligandu. Cílem této práce bylo připravit několik expresních konstruktů lidské CaMKK2. Tyto konstrukty jsou určeny pro strukturní studie a dále také pro studium interakcí a aktivity jednotlivých proteinů. Při navrhování a přípravě expresních konstruktů se...

Calmodulin kinase cascade is a signaling pathway which is involved in the response to the increasing intracellular calcium levels. Ca2+ is a ubiquitous second messenger which promotes wide-range of cellular signaling events. Many of these signaling pathways start with the binding of Ca2+ to its primary intracellular receptor calmodulin. Calmodulin in turn binds to its downstream targets in the Ca2+ /calmodulin signaling cascade. One of the most important enzymes of this cascade is a Ca2+ /calmodulin-dependent protein kinase kinase 2 (CaMKK2). CaMKK2 is a serine/threonine protein kinase which regulates for example gene transcription or energy homeostasis by phosphorylation of its downstream targets. Catalytic domain (which provides kinase activity) is located in the middle part of the protein and possesses structure typical for kinases. CaMKK2 consists of 588 amino acids but the secondary structure is known only for the region of the kinase domain (298 residues). The rest of the protein is assumed to be unstructured as long as CaMKK2 is not bound to any interaction partner. The aim of this study was to prepare several constructs of human isoform of CaMKK2 for the further structural and activity studies. It is believed that CaMKK2 is regulated by site-specific phosphorylation. Phosphorylation of some...