קינאז

דוגמה לאתר הפעיל של Dihydroxyacetone Kinase

קינאז (בלועזית: kinase) הוא שם כולל לקבוצת אנזימים האחראים על שפעול של תהליכים בתא על ידי זירחון מולקולות. קבוצת אנזימים זו לוקחת זרחה מחומרים עתירי אנרגיה, בעיקר מ-ATP, למצע (Substrate) ספציפי וגורמת לזרחון המצע. קבוצת אנזימים זו היא חלק מקבוצה גדולה יותר של אנזימים המכונה Phosphotransferase זרחן-טרנספראז.

סוגים

הסוג הנפוץ ביותר הוא פרוטאין קינאזות. פרוטאין קינאז הוא אנזים קינאז, אשר ביכולתו לשנות חלבונים אחרים על ידי הוספת קבוצת זרחה אליהם (זרחון). חלבונים מסוג זה מתחלקים לתת־מערכות נוספות, למשל protein kinase c ‏(PKC) מחולק ל-protein kinase c אלפא (PKC)‏, PKC בטא, PKC גאמא, כל תת-מערכת בעלת תפקוד ייחודי, זרחון לרוב מסתיים בשינוי תפקודי של חלבון המטרה (חומר המצע) על ידי שינוי פעילות אנזימטית, מיקום תאי, או קישור עם חלבונים נוספים. פעילות קינאז וחלבוני קינאז יכולים לשנות חלבונים רבים, ובכך שהם מווסתים את מרב ה־cellular pathway (סדרת תגובות שכתוצאה ממנה יש הפעלה של מסלולים תאיים), במיוחד אלה המערבים מעבר אותות. הגנום האנושי מכיל כ־500 גנים שנמצא שיש להם פעילות כחלבון קינאזות, והם מהווים כ־2% מכלל הגנים האאוקריוטים.

מספר רב של קינאזים פועלים על מולקולות קטנות (ליפידים, פחמימות, חלבונים ועוד) או בשביל איתות, או בשביל הפעלה של תהליכים מטבוליים. שמם נגזר מחומר המצע. בשלב הראשון של תהליך הגליקוליזה, למשל, מעביר האנזים הקסוקינאז קבוצת זרחה מ-ATP למולקולת גלוקוז; מאוחר יותר מעביר פוספופרוקטוקינאז קבוצת זרחה לפרוקטוז; בשלב האחרון מחזיר פירובטקינאז קבוצת זרחה ממולקולת פוספואנולפירובט ל-ADP ויוצר מולקולת ATP ופירובט. במסלול הגליקוליזה הקינאזים למיניהם אחראים על ויסות קצב התהליך כולו.

פרוטאין קינאז

פרוטאין קינאז משמש לציון משפחת אנזימים המזרחנים חלבונים.

תגובה כימית

זרחון הוא העברת קבוצת זרחה ממולקולת ATP לקבוצת הידרוקסיל (OH) של חלבון המטרה. קבוצת הפוספט נקשרת באופן קוולנטי לקבוצת ההידרוקסיל, ונוצר קשר פוספואסטרי.

חלוקה לקבוצות

בדרך כלל, חלבונים עוברים זרחון על קבוצת ההידרוקסיל (OH) שבשייר של חומצות האמינו סרין, תראונין או טירוזין. לפיכך, ניתן לחלק את הפרוטאין קינאזות לשתי קבוצות עיקריות:

• פרוטאין קינאזות הספיציפיות לזרחון של סרין ותראונין (בקבוצה זו נמנים פרוטאין קינאז A ו- פרוטאין קינאז C).
• פרוטאין קינאזות הספיציפיות לזרחון טירוזין (לדוגמה הקולטן להורמון גדילה והקולטן לאינסולין).

יחד עם זאת, קיימים גם היסטידין קינאזות (Histidine kinase) שמזרחנים היסטידין וכן קבוצות שמזרחנות שילובים שונים של החומצות האחרות.

תפקידם בבקרת תהליכים בתא

זרחון בדרך כלל גורם לשינוי בפעילות חלבונים על ידי שינוי בזיקתם לחלבונים אחרים או למולקולות שונות (כגון זיקת סובסטרט לאנזים), שינוי במיקום תוך תאי וכדומה. הפעילות של יותר מ־30% מכלל החלבונים בתא מבוקרים על ידי פרוטאין קינאזות. פרוטאין קינאזות גם משתתפות באופן רחב בבקרה של רוב המסלולים המטבוליים, ובמיוחד בהעברת אותות.

קיימות מספר תרופות מעכבי פרוטאין קינאז.

בקרת פרוטאין קינאזות

קיימים מנגנוני בקרה שלהם על ידי זרחון (לפעמים על ידי אנזים עצמו, במנגנון הקרוי זרחון עצמי או אוטופוספורלציה), קשירת בקר אלוסטרי או על ידי בקרה של מיקומם בתא. לדוגמה, פרוטאין קינאז A עובר שפעול בעקבות עליה בריכוז cAMP תוך תאי, ולעומת זאת פרוטאין קינאז C עובר שפעול על ידי יוני סידן ודיאצילגליצרול.

פעמים רבות הפעילות הלא מבוקרת של פרוטאין קינאזות בתא גורמת למחלות (למשל סרטן).

ראו גם

• זרחון
• העברת אותות

קישורים חיצוניים

• קינאז, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)