Was ist Cyclin-abhängige Kinase?

Cyclin-abhängige Kinase oder CDK ist eine Art von enzymatischem Protein, das in eukaryotischen Zellen vorkommt und eine Schlüsselrolle beim Zellstoffwechsel und der Zellerneuerung spielt, einer Reihe von biologischen Prozessen, die zusammen als Zellzyklus bezeichnet werden. Einige Proteinkinasen werden auch als Gene klassifiziert, was ungefähr 2 Prozent aller menschlichen Gene ausmacht. Der Mechanismus der Cyclin-abhängigen Kinaseaktivität basiert auf der Phosphorylierung oder dem Prozess der Einbringung von Phosphatgruppen in Substratproteine. Damit ein Protein durch Phosphorylierung modifiziert werden kann, muss es jedoch einen Komplex mit einer anderen Art von Protein bilden, die als Cyclin bekannt ist. Aus diesem Grund wird dieses spezielle Protein als Cyclin-abhängige Kinase bezeichnet.

Neben der Regulation der Zellfunktion liefert die andere signifikante Aktivität, die mit der Cyclin-abhängigen Kinase verbunden ist, den Signaltransduktionsweg. Mit anderen Worten, Zellen können miteinander kommunizieren, indem sie cyclinabhängige Kinaseenzyme als chemische Botenstoffe einsetzen. Während dieser Prozess für Biologie-Enthusiasten faszinierend sein mag, ist er aufgrund seiner Auswirkungen auf die Entwicklung von Krankheiten von primärem Interesse für die medizinische Gemeinschaft. In der Tat wird angenommen, dass eine gestörte Signalübertragung in hohem Maße für das Auftreten vieler Krankheiten verantwortlich ist, einschließlich Herzerkrankungen, Diabetes, Krebs und vieler Autoimmunerkrankungen.

Eine der vielversprechendsten Anwendungen bei der Behandlung solcher Krankheiten ist die Möglichkeit, die Cyclin-abhängige Kinaseaktivität in Zellen abzufangen. Tatsächlich wurde gezeigt, dass einige Medikamente, die gegen Cyclin-abhängige Kinase wirken und diese hemmen sollen, Apoptose oder Zelltod fördern. Dieses Ergebnis ist insbesondere im Hinblick auf die Bekämpfung des Tumorwachstums und der Ausbreitung von Krebs von Bedeutung. Darüber hinaus scheinen diese Arzneimittel neutrophile Granulozyten zu beeinflussen, die zur Entwicklung chronischer entzündlicher Erkrankungen wie Arthritis beitragen. Da diese Medikamente jedoch auch den Cyclin-abhängigen Kinase-vermittelten Signalweg beeinflussen und zu unerwünschten Nebenwirkungen führen können, sind weitere Untersuchungen erforderlich, um sicherzustellen, dass nur Rezeptorzellen betroffen sind.

Es gibt auch verschiedene Arten von Cyclin-abhängigen Kinase-Proteinen, die gezielt eingesetzt werden können, um eine Vielzahl von Reaktionen zu verhindern. Beispielsweise kann die Hemmung der Cyclin-abhängigen Kinase 2 dazu beitragen, Haarausfall zu verhindern, der häufig während der Behandlung mit Chemotherapie auftritt, während die Manipulation der Cyclin-abhängigen Kinase 4 die Regulation von Rb, einem mit der Tumorsuppression verbundenen Protein, beeinflussen kann.

Proteinkinasen wirken auch anders auf die Zellregulation. Während jeder Typ die Phosphorylierung durch Ausleihen einer Phosphatgruppe aus Adenosin-5-triphosphat (ATP) initiiert, muss er auch in der Lage sein, die Phosphate an eine verfügbare Hydroxylgruppe zu binden, die zu einer von drei Aminosäuren gehört. Die Mehrheit der Kinasen erreicht dies durch die Auswahl der Aminosäuren Serin und Threonin, während andere nach Tyrosin suchen. Es gibt jedoch einige, die mit allen drei kompatibel sind.