La PIKfyve o Fosfatidil inositol-cinasa es una proteína con actividad enzimática que pertenece a la familia de las quinasas de fosfoinosítidos que contiene #Dominio FYVE. Es una proteína que codificada por el gen PIKFYVE , está estrechamente relacionada con la dinámica de las vesículas intracelulares, entre otras funciones.
Características La principal actividad enzimática de la quinasa PIKfyve es la fosforilación. Las quinasas de fosfoinosítidos, también conocidas como son una familia de proteínas enzimáticas que transmiten señales en las células y ayudan a controlar la proliferación celular. En muchos tipos de tumores, estas proteínas se encuentran presentes en concentraciones más elevadas en relación a lo normal. La principal actividad enzimática de la PIKfyve es fosforilar (adición de un grupo fosfato a la proteína) PtdIns3P a PtdIns(3,5)P2. La actividad de PIKfyve es responsable de la producción tanto de PtdIns(3,5)P2 como de fosfatidilinositol 5-fosfato (PtdIns5P). 65px|. 65px|.
PIKfyve es una proteína grande (887 aminoácidos y peso 237.136 Daltons) que contiene varios dominios funcionales (regiones específicas de la proteínas con funciones biológicas particulares, tal como la unión a otras moléculas, la catalización de reacciones cuando las proteínas tienen acción enzimática e interacción con otras proteínas) y se expresa en varias isoformas generadas por empalme alternativo. Los clones de ADNc de humano de longitud completa informados codifican proteínas 887 residuos.
Al unirse directamente a la membrana PtdIns(3)P, el dominio FYVE de PIKfyve es esencial para localizar la proteína en la valva citosólica de los endosomas. 65px|. La alteración de la actividad enzimática de PIKfyve por mutaciones dominantes, por ablación mediada por ARNip (ARN interferente pequeño) o por inhibición farmacológica causan agrandamiento de los lisosomas y vacuolación citoplasmática debido a la alteración de la síntesis de PtdIns(3,5)P2 y al deterioro del proceso de fisión de los lisosomas y de la homeostasis. 65px|. Por lo tanto, a través de la producción de PtdIns(3,5)P2, PIKfyve participa en varios aspectos de la dinámica vesicular, afectando así una serie de vías de tráfico que emanan o atraviesan el sistema endosómico en ruta hacia la red trans-Golgi o compartimentos posteriores a lo largo de la vía endocítica. 65px|. 65px|. 65px|. 65px|. 65px|.
Estructura de la proteína PIKfyve
Estructura primaria
Globalmente la proteína PIKfyve es una proteína grande ~2000aminoácidos y peso de 237.136Daltons. PIKfyve tiene la siguiente estructura primaria, resultando de la transcripción del gen PIKFYVE localizado en el cromosoma 2 (humano) del cual este gen abarca . La proteína PIKfyve resultante tiene una estructura primaria de 2098aminoácidos y carece de una secuencia señal. +Secuencia de aminoácidos de la proteína PIKFYVE (clave de una letra),de referencia Homo sapiens cromosoma 2, GRCh38.p14 MATDDKTSPTLDSANDLPRSPTSPSHLTHFKPLTPDQDEPPFKS AYSSFVNLFRFNKERAEGGQGEQQPLSGSWTSPQLPSRTQSVRSPTPYKKQLNEELQR RSSALADNSLQHPQENTDTRRKAEPTFGGHDPRTAVQLRSLSTVLKRLKEIMEGKSQD SDLKQYWMPDSQCKECYDCSEKFTTFRRRHHCRLCGQIFCSRCCNQEIPGKFMGYTGD LRACTYCRKIALSYAHSTDSNSIGEDLNALSDSACSVSVLDPSEPRTPVGSRKASRNI FLEDDLAWQSLIHPDSSNTPLSTRLVSVQEDAGKSPARNRSASITNLSLDRSGSPMVP SYETSVSPQANRTYVRTETTEDERKILLDSVQLKDLWKKICHHSSGMEFQDHRYWLRT HPNCIVGKELVNWLIRNGHIATRAQAIAIGQAMVDGRWLDCVSHHDQLFRDEYALYRP LQSTEFSETPSPDSDSVNSVEGHSEPSWFKDIKFDDSDTEQIAEEGDDNLANSASPSK RTSVSSFQSTVDSDSAASISLNVELDNVNFHIKKPSKYPHVPPHPADQKEYLISDTGG QQLSISDAFIKESLFNRRVEEKSKELPFTPLGWHHNNLELLREENGEKQAMERLLSAN HNHMMALLQQLLHSDSLSSSWRDIIVSLVCQVVQTVRPDVKNQDDDMDIRQFVHIKKI PGGKKFDSVVVNGFVCTKNIAHKKMSSCIKNPKILLLKCSIEYLYREETKFTCIDPIV LQEREFLKNYVQRIVDVRPTLVLVEKTVSRIAQDMLLEHGITLVINVKSQVLERISRM TQGDLVMSMDQLLTKPHLGTCHKFYMQIFQLPNEQTKTLMFFEGCPQHLGCTIKLRGG SDYELARVKEILIFMICVAYHSQLEISFLMDEFAMPPTLMQNPSFHSLIEGRGHEGAV QEQYGGGSIPWDPDIPPESLPCDDSSLLELRIVFEKGEQENKNLPQAVASVKHQEHST TACPAGLPCAFFAPVPESLLPLPVDDQQDALGSEQPETLQQTVVLQDPKSQIRAFRDP LQDDTGLYVTEEVTSSEDKRKTYSLAFKQELKDVILCISPVITFREPFLLTEKGMRCS TRDYFAEQVYWSPLLNKEFKEMENRRKKQLLRDLSGLQGMNGSIQAKSIQVLPSHELV STRIAEHLGDSQSLGRMLADYRARGGRIQPKNSDPFAHSKDASSTSSGQSGSKNEGDE ERGLILSDAVWSTKVDCLNPINHQRLCVLFSSSSAQSSNAPSACVSPWIVTMEFYGKN DLTLGIFLERYCFRPSYQCPSMFCDTPMVHHIRRFVHGQGCVQIILKELDSPVPGYQH TILTYSWCRICKQVTPVVALSNESWSMSFAKYLELRFYGHQYTRRANAEPCGHSIHHD YHQYFSYNQMVASFSYSPIRLLEVCVPLPKIFIKRQAPLKVSLLQDLKDFFQKVSQVY VAIDERLASLKTDTFSKTREEKMEDIFAQKEMEEGEFKNWIEKMQARLMSSSVDTPQQ LQSVFESLIAKKQSLCEVLQAWNNRLQDLFQQEKGRKRPSVPPSPGRLRQGEESKISA MDASPRNISPGLQNGEKEDRFLTTLSSQSSTSSTHLQLPTPPEVMSEQSVGGPPELDT ASSSEDVFDGHLLGSTDSQVKEKSTMKAIFANLLPGNSYNPIPFPFDPDKHYLMYEHE RVPIAVCEKEPSSIIAFALSCKEYRNALEELSKATQWNSAEEGLPTNSTSDSRPKSSS PIRLPEMSGGQTNRTTETEPQPTKKASGMLSFFRGTAGKSPDLSSQKRETLRGADSAY YQVGQTGKEGTENQGVEPQDEVDGGDTQKKQLINPHVELQFSDANAKFYCRLYYAGEF HKMREVILDSSEEDFIRSLSHSSPWQARGGKSGAAFYATEDDRFILKQMPRLEVQSFL DFAPHYFNYITNAVQQKRPTALAKILGVYRIGYKNSQNNTEKKLDLLVMENLFYGRKM AQVFDLKGSLRNRNVKTDTGKESCDVVLLDENLLKMVRDNPLYIRSHSKAVLRTSIHS DSHFLSSHLIIDYSLLVGRDDTSNELVVGIIDYIRTFTWDKKLEMVVKSTGILGGQGK MPTVVSPELYRTRFCEAMDKYFLMVPDHWTGLGLNC
Estructura secundaria La proteína cuenta con 2 cadenas principales llamadas A y B.
La primera cadena A está compuesta de que son principalmente antiparalelas, separados por regiones intrínsecas desordenadas (IDR por sus siglas en inglés), algunas superando los 30aminoácidos.
La segunda cadena B está constituida por antiparalelas, también separados por regiones intrínsecas desordenadas IDR. Los IDR están menos presentes en esta cadena y siempre tienen menos de 30 aminoácidos.
Estructura terciaria La proteína PIKfyve presenta en su estructura varios dominios funcionales y regiones con actividades específicas que aseguran el buen funcionamiento de la proteína. Entre estos, encontramos los dominios de unión a lípidos, dominios de quinasa, dominios de interacción y regiones reguladoras.
Dominios de unión a lípidos se encargan de que PIKfyve pueda unirse a los fosfolípidos de membrana para su posterior fosforilación.
Dominios de quinasa son los responsables de la actividad enzimática catalítica característica de la PIKfyve. Gracias a estos dominios, se la da fosforilación de fosfolípidos (mayoritariamente lípidos de membrana), como es el caso (visto anteriormente en la introducción) de la fosforilación de PtdIns3P a PtdIns(3,5)P2.
Dominios de interacción permiten que PIKfyve se relacione con otras proteínas. Esta función repercute directamente en la función de señalización y en el tráfico de vesículas dentro de la célula.
Regiones reguladoras son las encargadas de regular, la actividad catalítica de la proteína, al igual que influye en la ubicación de esta en el interior de la célula.
Estructura super-secundaria
Dedos de Zinc (Zinc Finger) Dominio FYVE El dominio dedo de zinc FYVE recibe su nombre de las cuatro proteínas ricas en cisteína : F ab 1 (ortólogo de levadura de PIKfyve ), Y OTB, V ac 1 (proteína de transporte de vesículas) y E EA1. La proteína fosfatidilinositol 3-fosfato 5-quinasa (PIK FYVE) contiene un dominio de estructura de dedo de zinc que juega un papel crucial en su función e interacciones. Este dominio dedo de zinc consta de una serie de residuos de cisteína e histidina que coordinan dos iones de zinc (Zn), formando una estructura estable similar a un dedo. Este motivo estructural de unión al DNA, está compuesto de . 65px|.
Gen El gen PIKFYVE se ubica en el cromosoma 2, en su brazo largo q, concretamente en la banda 34; utilizando la sintaxis del locus, de manera resumida: 2q34.
Modificaciones postraduccionales del gen PIKFYVE
Fosforilación
Se autofosforila, lo que inhibe su propia actividad de fosfatidilinositol 3-fosfato 5-quinasa, estimula la actividad de la fosfatasa lipídica FIG4 y regula negativamente la formación de productos lipídicos. 65px|. Desfosforilada por FIG4 en el complejo regulador PI(3,5)P2, en Ser-48, Ser-1669 y Ser-2053 Fosforilado en respuesta a la insulina en Ser-318 de manera dependiente de la proteína quinasa B (PKB)
Glicosilación Glicosilación de PIKFYVE, añadiendo 1 glicano O-ligado en 4 posibles sitios : Thr90, Ser1433, Thr1436 and Thr1438. 65px|. 65px|.
Funciones La enzima está clasificada con el número EC: 2.7.1.150 Los lípidos señalizadores de fosfoinosítidos son implicados en una gran cantidad de procesos celulares esenciales, como el mantenimiento de la homeostasis de la endomembrana, la vía endocítico-vacuolar, el tráfico lisosomal, el transporte nuclear, la progresión del ciclo celular y la señalización inducida por estrés o hormonas.
Papel en el lisosoma
Homeostasis iónica y pH: PIKfyve, a través de PI(3,5)P2, mantiene el equilibrio iónico lisosomal al interactuar con canales iónicos lisosomales como el canal TRP de mucolipina (TRPML1) y TPC. Eso se ha demostrado en estructuras de resolución atómica. La inhibición de PIKfyve altera el pH lisosomal, lo que afecta la función enzimática y la acidificación de los orgánulos. 65px|. Dinámica y tráfico de membranas: PIKfyve favorece la reformación de los lisosomas al regular la fisión de la membrana y la formación de túbulos. Su inhibición hace que los lisosomas se agranden debido a la fisión deficiente y al aumento de la fusión. 65px|.
Papel en el endosoma
Transporte retrógrado y reciclaje: PIKfyve es necesaria para el tráfico retrógrado de proteínas desde los endosomas hasta la red trans-Golgi (TGN). Además, juega un papel crucial en el reciclaje endocítico a la membrana plasmática y el reciclaje de receptores como AMPA e integrinas. 65px|. Regulación del reciclaje diferencial: PIKfyve influye en diferentes vías de reciclaje endosómico: regula positivamente la β1-integrina a través de la vía SNX17-Retromer y afecta negativamente a AMPAR a través de la vía SNX27-Retromer. 65x65px|.
Papel en la autofagia Pikfyve al ser una quinasa que sintetiza fosfatidilinositol 3,5-bifosfato (Ptdlns(3,5)P2) a partir de fosfatidilinositol 3-fosfato (Ptdlns3P), el cual es generado por la fosfatidilinositol 3-cinasa Vps34. Mientras que Ptdlns3P es necesario para los primeros estadios de formación de autofagosomas, el papel de Ptdlns(3,5)P2 en la autofagia es menos comprendido. Sin embargo, estudios han sugerido que PIKfyve y su producto, el Ptdlns(3,5)P2, son importantes en las fases siguientes del proceso autofágico, puntualmente en la degradación de autofagosomas.
El inhibidor de PIKfyve, MF4, ha sido útil durante la investigación para poder confirmar su función. La inhibición de PIKfyve con MF4 en las células en condiciones de inanición no afecta significativamente la formación de autofagosomas, pero si provoca una acumulación de GFP-LC3-II, un marcador de autofagosomas, lo que llevó a entender que el papel de PIKfyve es crucial para la degradación de estos compartimientos en los autolisosomas. El resultado de este efecto señala que PIKfyve pudiera estar más involucrado en la fusión de autofagosomas con lisosomas o en la degradación de los contenidos de los autolisosomas, ayudando así a la eliminación de los autofagosomas formados.