Kinazy adenylanowe człowieka – klasyfikacja, budowa oraz znaczenie w fizjologii i patologii [Human adenylate kinases - Classification, structure, physiological and pathological importance]

Abstract

Adenylate kinase (AK, EC 2.7.4.3) is a ubiquitous phosphotransferase which catalyzes the reversible transfer of high-energy β- and γ-phosphate groups between nucleotides. All classified AKs show a similar structure: they contain a large central CORE region, nucleoside monophosphate and triphosphate binding domains (NMPbd and NTPbd) and the LID domain. Analysis of amino acid sequence similarity revealed the presence of as many as nine human AK isoenzymes, which demonstrate different organ-tissue and intercellular localization. Among these kinases, only two, AK1 and AK2, fulfill the structural and functional criterion by the highest affinity for adenine nucleotides and the utilization of only AMP or dAMP as phosphate acceptors. Human AK isoenzymes are involved in nucleotide homeostasis and monitor disturbances of cell energy charge. Participating in large regulatory protein complexes, AK supplies high energy substrates for controlling the functions of channels and transporters as well as ligands for extracellular P2 nucleotide receptors. In pathological conditions AK can take over the function of other kinases, such as creatine kinase in oxygen-depleted myocardium. Directed mutagenesis and genetic studies of diseases (such as aleukocytosis, hemolytic anemia, primary ciliary dyskinesia (PCD)) link the presence and activity of AK with etiology of these disturbances. Moreover, AK participates in regulation of differentiation and maturation of cells as well as in apoptosis and oncogenesis. Involvement of AK in a wide range of processes and the correlation between AK and etiology of diseases support the medical potential for the use of adenylate kinases in the diagnosis and treatment of certain diseases. This paper summarizes the current knowledge on the structure, properties and functions of human adenylate kinase.

Full text

Kinazy adenylanowe człowieka – klasykacja,
budowa oraz znaczenie wzjologii ipatologii
Human adenylate kinases – classication, structure,
physiological and pathological importance
Magdalena Wujak, Joanna Czarnecka, Martyna Gorczycka, Anna Hetmann
Zakład Biochemii, Wydział Biologii iOchrony Środowiska, Uniwersytet Mikołaja Kopernika wToruniu
Streszczenie
Kinazy adenylanowe (AK, EC 2.7.4.3) to powszechnie występujące fosfotransferazy, katalizujące
odwracalną reakcję przeniesienia wysokoenergetycznych grup β- iγ-fosforanowych między
nukleotydami. Wszystkie sklasykowane AK wykazują podobny plan budowy: zawierają dużą
centralną domenę CORE, domeny wiążące monofosforan itrifosforan nukleozydu (NMPbd
iNTPbd) oraz domenę LID. Analizując podobieństwo sekwencji aminokwasowej uczłowieka,
zidentykowano aż dziewięć izoenzymów AK, charakteryzujących się różną lokalizacją narzą-
dowo-tkankową isubkomórkową. Spośród tych kinaz tylko dwie: AK1 iAK2, spełniają kryterium
strukturalne ifunkcjonalne, wykazując najwyższe powinowactwo do nukleotydów adenino-
wych iwykorzystując tylko AMP lub dAMP wroli akceptora reszty fosforanowej. Poszczególne
izoenzymy AK biorą udział wutrzymaniu homeostazy nukleotydowej, monitorują zaburzenia
ładunku energetycznego komórki, dostarczają wysokoenergetycznych substratów niezbędnych
do regulowania funkcji kanałów itransporterów oraz zewnątrzkomórkowvch ligandów recep-
torów nukleotydowych P2 wdużych, regulacyjno-transportowych kompleksach białkowych.
Wstanach patologicznych organizmu mogą przejmować funkcje innych kinaz, zastępując np.
kinazę kreatynową wniedotlenionym mięśniu sercowym. Ukierunkowana mutageneza oraz
badania genetyczne chorób, takich jak aleukocytoza, niedokrwistość hemolityczna, pierwotna
dyskineza rzęsek (PCD), pozwoliły na powiązanie obecności iaktywności AK zetiologią tych
chorób. Wykazano również udział AK wregulacji różnicowania idojrzewaniu komórek, atakże
wapoptozie ionkogenezie. Szeroki zakres procesów, wktóre są zaangażowane kinazy ade-
nylanowe oraz skorelowanie ich zrozwojem chorób, zachęca do podjęcia dalszych badań nad
AK iprzemawia za medycznym aspektem wykorzystania kinazy adenylanowej wdiagnostyce
iterapii niektórych schorzeń. Praca systematyzuje obecny stan wiedzy dotyczący budowy,
właściwości ifunkcji ludzkiej kinazy adenylanowej.
kinaza adenylanowa • homeostaza nukleotydowa • ładunek energetyczny komórki • sygnalizacja
nukleotydowa
Summary
Adenylate kinase (AK, EC 2.7.4.3) is aubiquitous phosphotransferase which catalyzes the rever-
sible transfer of high-energy β – and γ-phosphate groups between nucleotides. All classied AKs
show asimilar structure: they contain alarge central CORE region, nucleoside monophosphate
and triphosphate binding domains (NMPbd and NTPbd) and the LID domain. Analysis of amino
acid sequence similarity revealed the presence of as many as nine human AK isoenzymes, which
demonstrate dierent organ-tissue and intercellular localization. Among these kinases, only
two, AK1 and AK2, fulll the structural and functional criterion by the highest anity for
adenine nucleotides and the utilization of only AMP or dAMP as phosphate acceptors. Human
Received: 2014.10.27
Accepted: 2015.04.27
Published: 2015.08.18
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; 69
www.phmd.pl
Review
933
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; 69: 933-945
e-ISSN 1732-2693
Słowa kluczowe:
- - - - -

934
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
Wstęp
Kinazy adenylanowe (adenylate kinases, AK; EC 2.7.4.3)
są enzymami powszechnie występującymi zarówno
worganizmach prokariotycznych, jak ieukariotycznych.
Należą do rodziny kinaz monofosforanów nukleozydów
(nucleoside monophosphate kinases, NMPK), która obej-
muje również kinazy guanylanowe (GUK, EC 2.7.4.8),
kinazy tymidylanowe (dTMPK, EC 2.7.4.9) oraz kinazy
urydyno-cytydylanowe (UMP-CMPK, EC 2.7.4.14) [24,49].
Początkowo kinazę adenylanową definiowano jako
ATP:AMP fosfotransferazę katalizującą odwracalną
reakcję przeniesienia wysokoenergetycznych grup β –
AK isoenzymes are involved in nucleotide homeostasis and monitor disturbances of cell energy
charge. Participating in large regulatory protein complexes, AK supplies high energy substrates
for controlling the functions of channels and transporters as well as ligands for extracellular
P2 nucleotide receptors. In pathological conditions AK can take over the function of other
kinases, such as creatine kinase in oxygen-depleted myocardium. Directed mutagenesis and
genetic studies of diseases (such as aleukocytosis, hemolytic anemia, primary ciliary dyskinesia
(PCD)) link the presence and activity of AK with etiology of these disturbances. Moreover, AK
participates in regulation of dierentiation and maturation of cells as well as in apoptosis and
oncogenesis. Involvement of AK in awide range of processes and the correlation between AK
and etiology of diseases support the medical potential for the use of adenylate kinases in the
diagnosis and treatment of certain diseases. This paper summarizes the current knowledge
on the structure, properties and functions of human adenylate kinase.
adenylate kinase • nucleotide homeostasis • cell energy charge • nucleotide signalingKeywords:
Full-text PDF:
Word count:
Tables:
Figures:
References:
http://www.phmd.pl/fulltxt.php?ICID=1165196
4761
1
4
65
Adres autorki:
Wykaz skrótów:
mgr Magdalena Wujak, Zakład Biochemii, Wydział Biologii iOchrony Środowiska, UMK wToruniu,
ul. Lwowska 1, 87-100 Toruń, e-mail: mag_wuj@umk.pl
5’-NT – 5’-nukleotydaza; acylo-CoA – acylokoenzym A; ADO – adenozyna; ADP – adenozynodifos-
foran, difosforan adenozyny; AK – kinaza adenylanowa; AMP – adenozynomonofosforan, mono-
fosforan adenozyny; AMPK – kinaza białkowa zależna od AMP; ANT – translokator nukleotydów
adeninowych; ApnA – diadenozynopolifosforan; apo-A1 – apolipoproteina 1; ATP – adenozynotri-
fosforan, trifosforan adenozyny; CK – kinaza kreatynowa; dTMPK – kinaza tymidylanowa; DUSP26
– fosfataza białkowa; FADD – białko zdomeną śmierci sprzężone zreceptorem Fas; GAPDH – de-
hydrogenaza aldehydu 3-fosfoglicerynowego; GPDH – dehydrogenaza glicerolo-3-fosforanowa;
GUK – kinaza guanylanowa; KATP – kanał potasowy zależny od ATP; Kir6.x – podjednostka struktu-
ralna KATP ; MCC – oczyszczanie śluzowo-rzęskowe; MEF2C – miogeniczny czynnik transkrypcyjny;
MTHSP75 – mitochondrialne białko szoku cieplnego 75; NAD+ – dinukleotyd nikotynoamidoade-
ninowy wpostaci utlenionej; NF-κB – czynnik transkrypcji jądrowej kappa B; NMPbd – domena
wiążąca monofosforan nukleozydu; NDPK – kinaza difosforanów nukleozydów; NMPK – kinaza
monofosforanów nukleozydów; NPPaza – pirofosfataza/fosfodiesteraza nukleotydowa; NTPbd
– domena wiążąca trifosforan nukleozydu; NTPDaza – fosfohydrolaza di- itrifosfonukleozydów;
P2 – receptor nukleotydowy; P2X – jonotropowy receptor nukleotydowy; P2Y – metabotropowy
receptor nukleotydowy; p53 – czynnik transkrypcyjny owłasnościach supresora nowotworowego;
PCD – pierwotna dyskineza rzęsek; PGK – kinaza fosfoglicerynianowa; PK – kinaza pirogronia-
nowa; RD – dysgenezja siateczki; ROS – reaktywne formy tlenu; SCID – ciężki złożony niedobór
odporności; SUR – podjednostka regulatorowa KATP , receptor sulfonylomocznikowy; TCA – cykl
kwasów trójkarboksylowych; TRAIL – ligand czynnika martwicy nowotworu indukujący apoptozę;
UMP-CMPK – kinaza urydyno-cytydylanowa; VDAC – kanał anionowy zależny od napięcia, poryna;
VSCC – kanał wapniowy zależny od napięcia
- - - - -

935
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
łuje zgrupami fosforanowymi związanego trifosforanu
nukleozydu oraz dwuwartościowym jonem metalu koor-
dynującym β- iγ-fosforan. Miejsce wiązania NTP ma
postać kieszeni formowanej przy współudziale domeny
LID iregionu CORE. Wzajemna orientacja domen NMPbd
iLID, jak również ich przestrzenny dystans do regionu
CORE, decydują oostatecznej konformacji kinaz adeny-
lanowych, co wpływa na proces wiązania substratów,
stabilizację stanu przejściowego, jak również sam trans-
fer reszty fosforanowej [12,13,40,53].
MechanizM katalizy ak
Podczas swojego cyklu katalitycznego kinaza adenyla-
nowa przechodzi duże zmiany konformacyjne. Prowa-
dzone wostatnich latach badania krystalograczne oraz
modelowanie komputerowe struktur kinazy adenyla-
nowej podważają wcześniejszy model indukowanego
dopasowania enzymu do substratu, wktórym to enzym
występuje tylko wpostaci dwóch skrajnych konforma-
cji – otwartej (open – przed związaniem substratów)
izamkniętej (closed – po ich związaniu) [5,8,13,18,53].
Coraz częściej przyjmowanym modelem opisującym
wiązanie substratów przez AK jest model selekcji kon-
formacyjnej (conformational selection model lub popu-
lation-shift model), według którego enzym osiąga
równowagę konformacyjną spośród wielu metastabil-
nych stanów natywnych [3,53]. Wczasie tranzycji open-
-closed AK przechodzi przez kolejne pośrednie stany
metastabilne, podczas których przemieszczeniu ulegają
domeny LID iNMPbd, zkolei region CORE nie zmienia
swojej konformacji. Wpostaci otwartej i bez związa-
nych substratów (tzw. apo-AK), domena LID znajduje
się wpołożeniu dystalnym wstosunku do regionu CORE
iNMPbd. Po związaniu NTP jego reszty fosforanowe
oddziałują znaładowanymi resztami aminokwasowymi
domeny LID iregionu CORE [8,12,25,40,42,46]. Następuje
indukowane przemieszczanie się domeny LID w kie-
runku regionu CORE, co skutkuje przykryciem miej-
sca aktywnego dla NTP. Związanie NMP przez domenę
NMPbd powoduje kolejne zmiany konformacyjne, pole-
gające na przemieszczaniu się domeny NMPbd wkie-
runku regionu CORE idomeny NTPbd, czego wynikiem
jest uformowanie drugiej kieszeni zosłoniętym miej-
scem aktywnym wiążącym NMP [13,18,25,31,42,46,53].
Zmiana położenia domeny LID eliminuje niepożądane
oddziaływania substratu zwodą przez zamknięcie miej-
sca katalitycznego ponad związanym NTP. Przemieszcza-
nie się domeny NMPbd wkierunku pętli P pozycjonuje
cząsteczki substratów wodpowiedniej orientacji, ato
ułatwia przeniesienie grupy γ-fosforanowej zNTP na
NMP iutworzenie dwóch cząsteczek NDP. Podczas trans-
feru reszty fosforanowej nie następuje żadna tranzy-
cja konformacji enzymu. Etapem limitującym szybkość
reakcji enzymatycznej jest otwieranie domen NMPbd
iLID, po którym następuje uwolnienie produktów zobu
miejsc aktywnych AK [13,49,53].
Wprocesie katalizy istotną rolę odgrywają dwuwarto-
ściowe jony metalu, przede wszystkim magnezu. Two-
iγ-fosforanowych między nukleotydami adeninowymi
(ATP, ADP iAMP) zgodnie zrównaniem:
Mg2+ATP + AMP ↔ Mg2+ADP + ADP
Badania wykazały jednak, że większość ziden-
tyfikowanych do tej pory kinaz adenylanowych
wykorzystuje również inne rybonukleotydy ideoksy-
rybonukleotydy jako akceptory idonory reszty fos-
foranowej [40,47,49,50]. Różnorodność właściwości
fizykochemicznych ikinetycznych izoenzymów AK,
nowe fakty potwierdzające ich związek zrozwojem
niektórych chorób, jak również nie wpełni poznany
potencjał biologiczny sprawiają, iż coraz częściej bada
się jaką rolę pełnią wregulacji procesów metabolicz-
nych komórek. Wpracy przedstawiono informacje na
temat budowy, mechanizmu działania ifunkcji kinaz
adenylanowych worganizmach zwierzęcych.
BudoWa kinaz adenylanoWych
Kinazy adenylanowe są zbudowane zpojedynczego łań-
cucha polipeptydowego. Zidentyfikowano nieliczne
przypadki homooligomeryzacji AK, natomiast przybywa
doniesień ointerakcji i/lub asocjacji kinazy adenylano-
wej zpojedynczymi makromolekułami bądź zwysoce
zorganizowanymi kompleksami białkowymi maszynerii
komórkowej [9,29,32,38,39,59]. AK mogą ulegać acetyla-
cji lub mirystylacji, co ułatwia ich wiązanie lub asocja-
cję zbłonami komórkowymi, mitochondrialnymi lub
jądrowymi [11,30,34]. Przykładem modykacji potran-
slacyjnej jest mirystylacja ludzkiego izoenzymu AK1.
Powstająca wwyniku alternatywnego splicingu izoforma
AK1β ma na N-końcu dodatkowy fragment 18 aminokwa-
sów stanowiący sygnał mirystylacji. Zakotwiczenie AK1β
wbłonie komórkowej zycznie zbliża ją do sensorów
metabolicznych lub pozwala jej na funkcjonowanie jako
ekto-AK zcentrum aktywnym skierowanym na zewnątrz
komórki [11,30,58]. Wwarunkach stresu oksydacyjnego
kinazy adenylanowe szczurzych hepatocytów iludzkich
komórek pierwotnego raka wątroby ulegają S-glutatio-
nylacji. Wskazuje to na regulację aktywności tych enzy-
mów przez stan oksydoredukcyjny komórki [23].
Niezależnie od pochodzenia kinazy adenylanowe cha-
rakteryzują się podobnym planem budowy opartym na
strukturze alfa-beta. Enzymy te są zbudowane zkilku
zakonserwowanych regionów: regionu centralnego
(CORE), domeny wiążącej monofosforan nukleozydu
(NMPbd), domeny wiążącej trifosforan nukleozydu
(NTPbd) oraz domeny LID [13,24,25,40,42,53]. Region
CORE składa się z równolegle ułożonych struktur
β-harmonijki otoczonych α-helisami [46]. Wjego obrę-
bie, wpobliżu N-końca polipeptydu, znajduje się domena
wiążąca NTP, która składa się zcentralnie położonej
β-harmonijki otoczonej po obu stronach α-helisami. Naj-
istotniejszym elementem NTPbd jest pętla P (określana
również jako motyw Walkera A) ozakonserwowanej
sekwencji aminokwasowej GXXXXGK(T/S) [31]. Pętla P
ma podstawowe znaczenie dla katalizy, ponieważ oddzia-
- - - - -

936
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
Większość enzymów klasykowanych jako kinazy ade-
nylanowe (ATP:AMP fosfotransferazy) charakteryzuje
się stosunkowo niewielką swoistością substratową. Jest
to szczególnie widoczne we właściwościach kinetycz-
nych izoenzymów AK6, AK7, AK8 iAK9, które wykorzy-
stują bogaty zakres rybo- ideoksyrybonukleotydów jako
akceptory i/lub donory reszty fosforanowej [2,49,50,56].
Lepszą swoistość substratową prezentują izoenzymy
AK3 iAK4 (nazywane również GTP:AMP fosfotransfera-
zami) iAK5 [47,48,49,62].
Naszym zdaniem, tylko izoenzymy AK1 iAK2 powinny
być klasykowane jako kinazy adenylanowe, ponieważ
tylko one wykazują najwyższe powinowactwo do nukle-
otydów adeninowych iwykorzystują tylko AMP idAMP
jako akceptory reszty fosforanowej [47,49,63]. Tym
samym, jako jedyne spośród wszystkich izoenzymów AK
spełniają kryterium tak strukturalne, jak ifunkcjonalne.
Ztego względu wpracy położono szczególny nacisk na
udział tych izoenzymów AK1 iAK2 wregulacji procesów
komórkowych irozwoju chorób.
udział ak WstaBilizacji hoMeostazy nukleotydoWej ikontroli
MetaBolizMu energetycznego
Kinazy adenylanowe, katalizując reakcję fosfotransferu,
uczestniczą wregeneracji iregulacji stężenia nukleoty-
dów we wszystkich przedziałach komórkowych (ryc. 2).
Tym samym enzymy te są zaangażowane wutrzyma-
nie homeostazy nukleotydowej, która jest niezbędna
do przeprowadzenia ipodtrzymania złożonych funkcji
komórkowych. Regulując stężenie nukleotydów wcho-
dzących wskład ładunku energetycznego, AK kontrolują
szybkość przemian wróżnych szlakach metabolicznych.
Stężenie nukleotydów modyfikuje aktywność wielu
enzymów, wpływa na aktywację iinaktywację kanałów
jonowych ireceptorów nukleotydowych zaangażowa-
nych wtransdukcję sygnałów tak wewnątrz, jak ina
zewnątrz komórki [8,9,14,15,18,40,43,47,58,59,65]. Ze
rząc kompleks ztrifosforanem nukleozydu, chronią
ładunek jego reszty fosforanowej przed atakiem nukle-
ofilowym, pozycjonują łańcuch fosforanowy wodpo-
wiedniej orientacji do reszt aminokwasowych AK
okluczowym znaczeniu podczas katalizy oraz ułatwiają
rozszczepienie wysokoenergetycznego wiązania [64].
ludzkie izoenzyMy ak
Przyjmowane przez wielu współczesnych badaczy kry-
teria klasyfikacji izoenzymów ludzkiej kinazy adeny-
lanowej budzą kontrowersje. Stosując podobieństwo
strukturalne jako podstawę klasykacji, można wyróż-
nić dziewięć izoenzymów ludzkiej kinazy adenylanowej
(AK1-AK9). NMPbd, NTPbd iregion CORE izoenzymów
AK wykazują wyższy stopień zakonserwowania reszt
aminokwasowych niż domena LID. Jej długość imasa
cząsteczkowa są czynnikiem klasykującym izoenzymy
AK wdwa typy. Do typu krótkiego należą izoenzymy,
uktórych domena LID występuje jako pojedyncza pętla,
amasa cząsteczkowa polipeptydu nie przekracza 22 kDa
(ludzkie izoenzymy AK1, AK5, AK6). Masa cząsteczkowa
AK typu długiego wynosi powyżej 25 kDa, natomiast
domena LID jest zbudowana zkilku przeciwrównole-
głych struktur typu β (ludzkie izoenzymy AK2, AK3, AK4,
AK7, AK8, AK9) [5,18,24,40,47].
Mimo podobnego planu budowy, ludzkie izoenzymy AK
wykazują wstosunku do siebie bardzo zróżnicowany sto-
pień identyczności sekwencji aminokwasowych – od naj-
wyższego między mitochondrialnymi izoenzymami AK3
iAK4 (60%) czy też cytosolowymi AK1 iAK5 (59%), po
drastycznie niski wprzypadku AK1 iAK7 (jedynie 16%).
Relacje logenetyczne AK1-AK9 wpostaci nieukorzenio-
nego drzewa przedstawiono na ryc. 1.
Izoenzymy AK1-AK9 różnią się lokalizacją subkomór-
kową i tkankowo-narządową, jak również właściwo-
ściami fizykochemicznymi i kinetycznymi (tab. 1).
Ryc. 1. Drzewo logenetyczne ludzkich izoenzymów kinazy adenylanowej sporządzone na podstawie wielokrotnego dopasowania sekwencji aminokwasowych
zdeponowanych w bazie UniProt: AK1 (P00568), AK2 (P54819), AK3 (Q9UIJ7), AK4 (P27144), AK5 (Q9Y6K8), AK6 (Q9Y3D8), AK7 (Q96M32), AK8 (Q96MA6),
AK9 (Q5TCS8)
- - - - -

937
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
przez AMP (AMPK) iATP-zależne kanały potasowe (KATP)
[18,26,30]. Wodpowiedzi na wysoki poziom AMP, kanały
KATP, enzymy wrażliwe na AMP oraz adenozyna hamują
procesy, wktórych jest wykorzystywany ATP, astymu-
lują szlaki prowadzące do jego wytwarzania [18].
Izoenzymy AK są funkcjonalnie istrukturalnie zinte-
growane zprocesami enzymatycznymi przebiegającymi
wcytoplazmie, mitochondriach ijądrze komórkowym
(ryc. 2). Bliskie sąsiedztwo cytosolowej AK1 ienzymów
szlaku glikolitycznego zapewnia stały dopływ ADP ipod-
trzymanie fosforylacji substratowej. Duża stabilność
AK1 wkwaśnym pH jest szczególnie istotna winten-
sywnie pracujących mięśniach, gdzie glikoliza jest jedy-
nym źródłem energii dla miobrylarnej ATP-azy, której
nieprzerwane funkcjonowanie podtrzymuje skurcze
aktomiozyny [17,18,30,63]. Funkcją mitochondrialnych
izoenzymów AK jest zapewnienie ciągłości syntezy ATP
w wyniku fosforylacji oksydacyjnej isubstratowej. Zlo-
kalizowana w przestrzeni międzybłonowej AK2 oraz
obecne w macierzy mitochondrialnej AK3 iAK4 uzu-
pełniają pulę ADP dla syntazy ATP. Charakteryzujące
się odmienną preferencją substratową AK3 iAK4 (GTP
+ AMP <=> GDP + ADP), regenerują pulę cząsteczek GDP
względu na wahadłowy przebieg prowadzonych przez
kinazy adenylanowe reakcji (AMP + ATP <=> 2 ADP),
enzymy te nie tylko regulują stężenie nukleotydów,
ale również monitorują zaburzenia ładunku energe-
tycznego, czyli wzajemny stosunek stężeń ufosforylo-
wanych nukleotydów adeninowych ([ATP] + 0,5[ADP])/
([ATP]+[ADP]+[AMP]). Zmiany wrównowadze energe-
tycznej mogą być wynikiem stresu, wysiłku zycznego,
destabilizacji równowagi hormonalnej, nieodpowied-
niego natlenowania tkanek czy też braku składników
odżywczych isą jednym zistotnych czynników wpływa-
jących na aktywność enzymów uczestniczących wwielu
procesach metabolicznych [9,15,18,26,54]. Kinazy ade-
nylanowe podtrzymują spadający potencjał energe-
tyczny przez syntezę mono- itrifosforanu adenozyny,
które odgrywają główną rolę wutrzymaniu homeostazy
energetycznej. Powstający wewnątrz komórki ATP służy
m.in. jako wielofunkcyjny koenzym iregulator metabo-
lizmu oraz stanowi źródło energii niezbędnej wproce-
sach biosyntezy, transporcie aktywnym czy też pracy
mechanicznej. AMP natomiast reguluje wiele szlaków
metabolicznych (wtym glikolizę, glikogenolizę, fosfo-
rylację oksydacyjną) oraz aktywność sensorów meta-
bolicznych, takich jak kinaza białkowa aktywowana
Tabela 1. Charakterystyka ludzkich izoenzymów kinazy adenylanowej. Przy lokalizacji tkankowo-narządowej uwzględniono poziom ekspresji danego izoenzymu
AK Mcz
[kDa] pI Lokalizacja tkankowo-narządowa Lokalizacja subkomórkowa Swoistość substratowa
1 21,6 8,73 wszystkie tkanki; wysoki: mięśnie
szkieletowe, mózg, serce, erytrocyty
cytosol, błona komórkowa,
jądro komórkowe
ATP>dATP>NTP:
AMP>dAMP
2 26,5 7,67 wysoki: wątroba, nerki, serce; niski:
mięśnie szkieletowe, płuca
cytosol, przestrzeń
międzybłonowa mitochondrium ATP>NTP:AMP
3 25,6 9,15
wszystkie tkanki z wyjątkiem erytrocytów;
wysoki: wątroba, serce, mięśnie
szkieletowe; średni: trzustka, nerki; niski:
mózg, płuca, łożysko
macierz mitochondrialna GTP>ITP>dGTP>
UTP:AMP
4 25,3 8,47
hipokamp i wątroba (specyczność
rozwojowa); wysoki: nerki wątroba; średni:
serce, żołądek, jajniki;
niski: jelita, jądra, jajowody
macierz mitochondrialna GTP>ATP:AMP
5 22 5,38 mózg (specyczność rozwojowa), serce;
inne tkanki: brak badań cytosol, jądro komórkowe ATP:AMP; GTP:AMP; ATP:dAMP>GTP:CMP>
GTP:dCMP
6 20 4,48 gruczoły adrenergiczne; inne tkanki: brak
badań jądro komórkowe
CTP>UTP>dCTP>ATP>
GTP>dATP>dTTP>dGTP:AMP/
dAMP>CMP/dCMP
7 82,7 4,67
tkanki bogate w nabłonek rzęskowy;
wysoki: jądra; średni: tchawica, jajowody;
niski: płuca, mózg
cytosol ATP:AMP>CMP>dAMP>
dCMP; GTP:AMP/CMP/dCMP
8 54,9 5,77 wątroba, płuca, trzustka, tchawica, jądra cytosol ATP:CMP>AMP>dAMP;
GTP:AMP/CMP/dCMP
9 221,4 4,96
wysoki: przysadka mózgowa, tchawica,
grasica, jądra, gruczoły piersiowe; średni:
mózg, gardło, śledziona, macica, węzły
chłonne
cytosol, jądro komórkowe ATP:AMP>CMP>dAMP>
dCMP; GTP:AMP/CMP
Według [2,9,11,18,20,30,33,45,47,49,50,56,61,62].
- - - - -

938
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
tudy skurczów przez regulację lokalnego stężenia ATP.
Wwarunkach zjologicznych kinaza kreatynowa ogra-
nicza aktywność kinazy adenylanowej, natomiast przy
niedotlenieniu AK przejmuje główną rolę wtransferze
wysokoenergetycznych grup fosforanowych [17,19,28].
Windukowanej elektrostymulacją niewydolności serca
aktywność AK wzrasta do 134%, ajej udział wcałkowi-
tym obrocie ATP wzrasta z10 do 21% [19].
Niedobór mięśniowej AK1 aktywuje wiele adaptacji
mających na celu podtrzymanie przepływu wysokoener-
getycznych fosforanów do miejsca ich wykorzystania, co
przemawia za ważnym udziałem AK wregulacji meta-
bolizmu energetycznego. Mechanizmy adaptacyjne są
indukowane na poziomie transkrypcji itranslacji, atakże
celują waktywność enzymów ireorganizację subkomór-
kowych struktur. Niedobór mięśniowej AK1 powoduje
intensykację procesu glikolizy izahamowanie wytwa-
rzania intermediatów cyklu TCA. Badania nad mysim
mutantem AK1-/- wykazały wmięśniu brzuchatym łydki
1,5-2-krotny wzrost ilości transkryptów mRNA kodują-
cych enzymy szlaku glikolitycznego: β-enolazę, dehy-
drogenazę aldehydu 3-fosfoglicerynowego (GAPDH),
kinazę fosfoglicerynianową (PGK), dehydrogenazę glice-
rolo-3-fosforanową (GPDH) imięśniową kinazę pirogro-
nianową (PK) zjednoczesnym wzrostem ilości wolnego
itym samym bezpośrednio kontrolują przebieg cyklu
kwasów trójkarboksylowych (TCA) na poziomie syntazy
bursztynylo-CoA [47,48]. Funkcja izoenzymów AK1, AK5,
AK6 iAK9 zlokalizowanych wjądrze komórkowym jest
słabo poznana. Ze względu na dużą swoistość substra-
tową zarówno wstosunku do deoksynukleotydów, jak
inukleotydów, izoenzymy te mogą być zaangażowane
wregulację procesów związanych zorganizacją chro-
matyny, powielaniem iekspresją informacji genetycz-
nej czy też transportem aktywnym molekuł przez pory
jądrowe [15,56,62].
Wciągu ostatniej dekady zintensyfikowano badania
nad funkcją kinazy adenylanowej wmetabolizmie ener-
getycznym mięśni iserca. Powszechnie wiadomo, iż
to kinaza kreatynowa (CK) dostarcza wysokoenerge-
tycznych grup fosforanowych przez regenerację ATP
zzapasów fosfokreatyny [17]. Uczestnicząc wwymianie
nukleotydów adeninowych, zapewnia czułą iefektywną
komunikację między mitochondriami anajważniej-
szymi miejscami utylizacji ATP, tj. cytoszkieletem, mio-
brylami, jądrem komórkowym isarkolemmą [17,18,47].
Funkcję CK w sercu imięśniach wspierają cytosolowe
izoenzymy AK, głównie AK1, którego zadaniem jest
usprawnienie komunikacji między mitochondriami
aaktomiozyną oraz kontrola częstotliwości i ampli-
Miejsce zu¿ycia ATP
AK1
AK5
AK7
AK8
AK9
ATP ADP
AK1
Glikoliza
ADP
AK6 AMP
ATP ADP
ATP ADP
AK2
ANT
AK3
AK4
Cykl
Krebsa
Cytosol
Zewnêtrzna b³ona
mitochondrialna
Przestrzeñ
miêdzyb³onowa
Wewnêtrzna b³ona
mitochondrialna
Matriks
mitochondrialna
Fosforylacja
oksydacyjna
J¹dro
komórkowe
AK1
AK5
AK9
Ryc. 2. Izoenzymy kinazy adenylanowej jako wydajny system utrzymujący homeostazę nukleotydową w obrębie najważniejszych kompartmentów komórki
(szczegółowy opis ryc. w tekście, wg [47] zmodykowano)
- - - - -

939
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
rzących pory kanału ipodjednostek regulatorowych SUR
funkcjonujących jako receptory sulfonylomocznikowe
[4,6,9]. Inhibicja aktywności kanału następuje po zwią-
zaniu ATP przez jednostki Kir6.x, aADP znosi to dzia-
łanie [9]. Kanały te stanowią unikalny czujnik stężenia
nukleotydów, adaptując pobudliwość iprzepuszczalność
błony dla jonów K+ wodpowiedzi na wewnątrzkomór-
kowe sygnały metaboliczne [4,6]. Sygnały są przeno-
szone przez cytosolowe izoenzymy AK, które regulując
stosunek ATP/ADP, odpowiadają za precyzyjną kon-
trolę aktywności kanałów KATP . Przez wydajny transfer
wysokoenergetycznych reszt fosforanowych zmiejsc
ich wytwarzania (przede wszystkim mitochondriów) do
miejsc występowania KAT P kinazy adenylanowe dostar-
czają informacji oaktualnym stanie energetycznym
komórki. Miejscowe wysokie stężenie AMP stymuluje
ich aktywność iprzyspiesza fosfotransfer między czą-
steczką ATP (wiązaną przez podjednostki Kir6.x) aczą-
steczką AMP. Wytworzenie aż dwóch cząsteczek ADP
promuje otwarcie kanału potasowego. Wydajność tego
mechanizmu kontroli jest zwiększona zyczną asocjacją
izoenzymu AK1 zpodjednostką Kir6.x (ryc. 3) [9].
Badania nad AK1 iAK5 wludzkich komórkach β trzustki
stanowią jedno znielicznych źródeł informacji owspół-
działaniu AK iKAT P. Wwarunkach niewielkiego stężenia
glukozy we krwi, izoenzym AK1 wytwarza ADP zATP
iAMP, podtrzymując tym samym aktywność kanału
KATP. Utrzymuje to błonę komórkową wstanie spolary-
zowanym izapobiega sekrecji insuliny. Dopiero napływ
glukozy stymuluje komórki β trzustki ihamuje aktyw-
ność AK1. Bezpośrednim skutkiem inhibicji aktywności
AK1 jest podwyższenie stosunku ATP/ADP wmikrośro-
dowisku KATP , co powoduje zamknięcie kanału, depola-
ryzację błony komórkowej, napływ jonów wapnia przez
zaktywowane kanały wapniowe zależne od potencjału
(VSCC) iostatecznie sekrecję cząsteczek insuliny [43,59].
Stanojevic i wsp. wykazali, iż wzrost stężenia glukozy
wmedium komórek szczurzej linii guza insulinowego
(INS-1) obniża ekspresję genu AK-1, AK-4 iCKB (kinazy
kreatynowej typu B) przy jednoczesnym zwiększeniu
ekspresji LPK (kinazy pirogronianowej typu L). Za zaha-
mowanie aktywności trzustkowej AK1 wwarunkach
podwyższonego stężenia glukozy odpowiadają wzrost
NAD+ o20%. Jednocześnie obniżonej ekspresji ulegają
geny kodujące długi łańcuch dehydrogenazy acylo-CoA
idehydrogenazy glutaminianowej – enzymów macierzy
mitochondrialnej uczestniczących woksydacji kwasów
tłuszczowych iglutaminianu [28,29,54]. Bezpośrednim
skutkiem mutacji AK1-/- jest upośledzenie refosforylacji
ADP wcytosolu itym samym ograniczony dostęp ATP
dla miobrylarnej ATP-azy. Translokacja ADP do mito-
chondriów oraz uwalnianie ATP do cytosolu odbywa
się zudziałem kompleksów translokacyjnych składa-
jących się ztranslokatora nukleotydów adeninowych
(ANT), kanału anionowego zależnego od napięcia (VDAC)
ioktamerycznej mitochondrialnej kinazy kreatynowej
(ScCKmit). Mała dyfuzja ADP nie pozwala na pełną kom-
pensację niedoboru AK1, stąd mechanizmem adaptują-
cym komórki mięśniowe wtym stanie jest dwukrotne
zwiększenie objętości mitochondriów, któremu towa-
rzyszy wzrost stężenia ANT iScCKmit. Zwiększona liczba
cząsteczek ANT usprawnia eksport mitochondrialnego
ADP niezbędnego do utrzymania wzmożonej aktywno-
ści szlaku glikolitycznego, azwiększenie ekspresji ScCK-
mit wbłonie mitochondrialnej ma na celu podtrzymanie
syntezy ATP wykorzystywanego przez miofibrylarną
ATP-azę podczas skurczu mięśni [29].
Warto nadmienić, iż podobny wzorzec molekular-
nych i strukturalnych mechanizmów adaptacyjnych
obserwuje się wkomórkach pozbawionych kinazy kre-
atynowej, co wskazuje, iż utrzymanie homeostazy ener-
getycznej komórki przez AK iCK cechuje się wpewnym
stopniu redundancją [17,19,29].
udział ak Wregulacji aktyWności atp-zależnych kanałóW
potasoWych
Kanały potasowe zależne od ATP (KATP) pośredniczą
wregulacji funkcji komórkowych, takich jak sekrecja
hormonalna, cytoprotekcja, skurcz i rozkurcz naczyń
krwionośnych oraz funkcji na poziomie organizmu, np.
wzrost włosów czy kontrola łaknienia [9,10,59]. Ziden-
tykowano je wkomórkach β trzustki, sercu, mięśniach
szkieletowych igładkich, mózgu, przysadce mózgowej
oraz nerkach [10,59]. Kanały KATP są heteromultimerami
zbudowanymi zpodjednostek strukturalnych Kir6.x two-
Ryc. 3. Regulacja aktywności ATP-zależnych kanałów potasowych z udziałem cytosolowej AK (szczegółowy opis w tekście, wg [9] zmodykowano)
K+
S
U
R
ATP
ADP
ATP
AK
AMP
ATP
ADP
AMP
ADP
AMP
ADP
AK
AK
n
ATP
ADP
AMP
AK
ATP -aza
cytoszkielet,
miofibrylle,
b³onakomórkowa
System AK
Wnêtrzekomórki
Kir
- - - - -

940
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
regulatorowe ifarmakologiczne. P2X (P2X1-7) to bramko-
wane ATP kanały jonowe dla Na+, K+, Ca2+, aP2Y (P2Y1-14)
to receptory metabotropowe, zktórych P2Y1,2,4,6,11 akty-
wują fosfolipazę C-β, natomiast P2Y12,13,14 hamują aktyw-
ność cyklazy adenylanowej [65]. Zewnątrzkomórkowe
di- itrifosfonukleotydy, głównie ekto-ATP i ekto-ADP,
funkcjonują jako agoniści receptorów typu P2, nato-
miast adenozyna jest ligandem metabotropowych recep-
torów P1 [8,20,27,37,57]. Wygenerowana przez komórki
odpowiedź fizjologiczna jest wypadkową pobudzenia
receptorów przez enzymatycznie kontrolowaną liczbę
cząsteczek ATP, ADP iadenozyny. Rola kinazy adeny-
lanowej jest istotna dla prawidłowego przebiegu wielu
szlaków sygnałowych. Wspólnie zinną fosfotransfe-
razą (NDPK) regeneruje ekto-ATP, który może być dalej
metabolizowany przez ekto- iegzohydrolazy lub wią-
zany przez swoiste receptory P2. Obie fosfotransferazy
dostarczają również drugiego agonistę receptorów P2
– ADP. Funkcją wyróżniającą kinazę adenylanową jest
kontrola stężenia AMP, którego hydroliza przez ekto-
-5’-nukleotydazę generuje kolejną cząsteczkę sygnałową
– adenozynę [57,65].
Kinazę adenylanową zidentykowano na powierzchni
różnych komórek pełniących wyspecjalizowane funk-
cje [14,20,52,55]. Aurelie iwsp. udowodnili udział ekto-
-AK hepatocytów wregulacji homeostazy cholesterolu
HDL. Obecny na powierzchni hepatocytów kompleks
podobny do mitochondrialnej syntazy ATP (ekto-F1-
ATP-aza) wykazuje duże powinowactwo do apolipopro-
teiny A-1 (apo A-1), będącej podstawowym białkiem
kompleksu HDL. Związanie apo A-1 indukuje hydrolizę
zewnątrzkomórkowego ATP przez ekto-F1-ATP-azę,
czego wynikiem jest aktywacja receptora P2Y13 przez
ATP wytwarzanego podczas glikolizy, obniżenie stęże-
nia AMP wpobliżu KATP oraz wzrost stężenia diadenozy-
nopolifosforanów (ApnA) pochodzących zmetabolizmu
glukozy [9,59]. Niewrażliwość izoenzymu AK5 na zmiany
stężenia glukozy, jak również brak jego asocjacji zpod-
jednostką Kir6.2 dowodzą, iż enzym ten nie reguluje
aktywności ATP-zależnych kanałów potasowych ipełni
wcytosolu funkcję kompensującą przy obniżonej aktyw-
ności AK1.
ak jako eleMent zeWnątrzkoMórkoWej sygnalizacji
nukleotydoWej
Obecność kinazy adenylanowej wykazano wpłynach
ustrojowych, gdzie jako enzym rozpuszczalny (egzo-
-AK) lub błonowy (ekto-AK) stanowi jeden zelementów
nukleotydowego systemu sygnalizacji [14,20,52,55,65].
Cząsteczki sygnałowe stanowią ektonukleotydy iekto-
nukleozydy, które wiążąc się do odpowiednich recep-
torów, aktywują szlaki transdukcji sygnału iregulują
wiele procesów fizjologicznych, takich jak różnicowa-
nie, proliferacja, apoptoza, reakcje zapalne, wydzielanie
zewnątrz- iwewnątrzkomórkowe, neurotransmisja czy
też hemostaza [8,65]. Stężenie ektonukleotydów iekto-
nukleozydów jest precyzyjnie regulowane przez ekto-
enzymy błonowe: ektokinazę adenylanową (ekto-AK),
ektokinazę difosforanów nukleozydów (ekto-NDPK), ekto-
-5’-nukleotydazę (ekto-5’-NT), ektofosfohydrolazę di-itri-
fosfonukleozydów (ekto-NTPDazę), ektopirofosfatazę/
fosfodiesterazę nukleotydową (ekto-NPPazę) iektodeami-
nazę adenozyny (ADA) oraz przez ich rozpuszczalne odpo-
wiedniki (ryc. 4) [11,14,20,41,52,55,57,65]. Ektonukleotydy
aktywują dwie rodziny receptorów nukleotydowych
typu P2: P2X iP2Y, wykazujących odmienne właściwości
ATP AMP
ADO
ADP
P2Y P1
P2X
ekto-NTPDazy;NPPazy
ekto-AK,egzo-AK
ekto-5’-NT
ekto-NTPDazy
egzo-NTPDazy
ekto-NTPDazy
ekto-NDPK
Ryc. 4. Zintegrowany system enzymów metabolizujących nukleotydy jako element zewnątrzkomórkowej sygnalizacji nukleotydowej
(szczegółowy opis ryc. w tekście, wg [65] zmodykowano)
- - - - -

941
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
wkardiomiocytach poziom ekspresji genów kodu-
jących cytosolowe AK1 iAK5 zostaje podwyższony,
atranskrypcja genów mitochondrialnych AK2 iAK4
oraz cytosolowej AK7 obniżona. Nie istnieje jednak
ścisła korelacja między poziomem transkrypcji genów
AK ailością kodowanego białka, co wskazuje na udział
cząsteczek miRNA wtworzeniu ostatecznego wzorca
ekspresji izoenzymów AK. Wembrionalnych komór-
kach macierzystych przeważająca ilość AK1 jest
zasocjowana zbłoną komórkową, natomiast wkar-
diomiocytach jej dystrybucja zostaje rozszerzona na
przestrzeń perynuklearną, jądro komórkowe, mio-
fibrylle oraz sarkolemmę [16]. Zwiększona obfitość
izoformy AK1β wbłonie komórkowej podtrzymuje
transfer wewnątrzkomórkowych sygnałów metabo-
lizmu do sensorów metabolicznych [18,30]. Collavin
iwsp. odkryli, iż ekspresja AK1β jest aktywowana
przez białko supresorowe p53, regulujące dwa punkty
kontrolne cyklu komórkowego G1/S iG2/M. Izoforma
AK1β uczestniczy wodwracalnym zatrzymaniu cyklu
komórkowego iprawdopodobnie wwydajnym dostar-
czaniu ATP do miejsc naprawy DNA [11,16].
Chociaż wwiększości typów komórek AK2 jest białkiem
typowym dla mitochondriów, to wprzypadku różnicu-
jących idojrzewających kardiomiocytów izoenzym ten
występuje najobciej wcytosolu. Wskazuje to na jego
dominujący udział wfosfotransferze wobrębie cyto-
plazmy wsytuacji, gdy AK1 ulega przemieszczeniu do
innych struktur o wysokim zapotrzebowaniu ener-
getycznym. Podobny wzorzec lokalizacji co AK1 pre-
zentuje sercowa podjednostka AMPKα2, która przede
wszystkim interkaluje wstrukturę miofibrylli, a jej
ufosforylowana postać p-AMPKα2(Thr172) jest trans-
portowana do jądra komórkowego [16]. Kolokalizacja
AMPK iAK wmiobryllach ułatwia aktywację glikolizy
iglikogenolizy wcelu dostarczenia energii do kurczą-
cych się sarkomerów. Wiadomo, iż AMPK uczestniczy
wrozwoju embrionalnym przez utrzymanie polarno-
ści komórki iciągłości cyklu komórkowego [26]. Trans-
lokacja p-AMPKα2(Thr172) do jądra komórkowego
może mieć na celu regulację fosforylacji lub acetyla-
cji czynników transkrypcji itransportu jądrowego, co
wpływa na wydajność ekspresji genów zaangażowanych
wróżnicowanie np. MEF2C [16]. Przemieszczenie AK
ip-AMPKα2(Thr172) do jądra komórkowego gwarantuje
wystarczający zasób energii do przeprowadzenia asy-
metrycznych podziałów komórkowych iwytworzenia
wyspecjalizowanych komórek sercowych. AK1, asocju-
jąc wmetafazie zcentrosomem iwrzecionem mitotycz-
nym wpobliżu białek motorycznych, dostarcza energii
niezbędnej do rozdzielenia się chromosomów itym
samym napędza podział komórki. Izoenzym ten uczest-
niczy również wjądrowo-cytoplazmatycznym transpor-
cie molekuł oraz wpływa na intensywność syntezy DNA
iRNA przez regulację stosunku nukleotydów. Podwyż-
szona całkowita aktywność enzymatyczna iprecyzyjna
translokacja tych enzymów do jądra komórkowego pod-
czas mitozy świadczy, że uczestniczą wpodziale iróżni-
cowaniu komórki.
powstający ADP iendocytoza cząsteczek HDL do komó-
rek wątroby [20,27]. Wrazie nieobecności apo A-1 ekto-
-ATP hamuje aktywność ekto-F1-ATP-azy. Co ciekawe,
ekto-F1-ATP-aza ma jedynie aktywność hydrolityczną,
stąd za konstytutywną syntezę ekto-ATP odpowiada
ekto-AK iw mniejszym stopniu – ekto-NDPK [20].
Udział ekto-AK wtym procesie przyczynia się do
ochrony ścian naczyń krwionośnych przed odkłada-
niem blaszki miażdżycowej izapobiega rozwojowi
miażdżycy.
Aktywność kinazy adenylanowej na powierzchni
nabłonka iwpłynnej wyściółce dróg oddechowych
przemawia za jej udziałem wregulacji mechanizmów
oczyszczania śluzowo-rzęskowego (MCC), który stanowi
pierwszą linię obrony przed infekcją. Kontrola głównych
procesów składających się na MCC, tj. wydzielanie śluzu,
zwiększenie częstości bicia rzęsek oraz aktywacja kana-
łów chlorkowych odbywa się przez receptory P2, przede
wszystkim P2Y2 pobudzany przez ATP [14,37]. Prawie
50% udział AK wmetabolizmie ekto-ADP sugeruje, iż
jej funkcją jest przede wszystkim dostarczanie agonisty
receptora P2Y2 iwydłużanie wczasie aktywowanej przez
niego odpowiedzi komórkowej [14].
Badania Studzińskiej iwsp. wykazały, iż kinaza adeny-
lanowa zBacillus stearothermophilus odwraca agregację
płytek krwi wosoczu bogatopłytkowym wywołaną in
vitro za pomocą ADP lub kolagenu. Prawdopodobnie
kinaza adenylanowa nie tylko usuwa egzogenny ADP,
ale również ten uwalniany przez zaktywowane płytki
krwi, zapobiegając dalszemu tworzeniu czopów płyt-
kowych [60]. Dalszy metabolizm AMP dostarcza ade-
nozyny, która jest czynnikiem kardioprotekcyjnym
irozkurczającym naczynia. Należy przypuszczać, iż
podobne właściwości mają przynajmniej niektóre izo-
enzymy bądź izoformy ludzkiej kinazy adenylanowej.
Precyzyjne poznanie roli AK wregulacji hemostazy
dawałoby nadzieję zastosowania jej, podobnie jak NTP-
Dazy-1, jako białka terapeutycznego odziałaniu anty-
agregacyjnym ikardioprotekcyjnym [41,60].
udział ak Wkontroli Wzrostu iróżnicoWania
Udział wkardiogenezie
Nieustanny przepływ sygnałów energetycznych
imetabolicznych jest głównym elementem regula-
cji funkcji organów od rozwoju embrionalnego przez
cały okres życia organizmu. Wiadomo, że przejściu
komórki ze stanu pluripotencji wfenotyp zróżnico-
wanej komórki serca towarzyszy zmiana metabolizmu
energetycznego zanaerobowej glikolizy wwydajną
fosforylację oksydacyjną. Dzeja iwsp. odkryli bez-
pośredni wpływ współdziałania AK i AMPK na róż-
nicowanie embrionalnych komórek macierzystych
wkardiomiocyty [16]. Podczas kardiogenezy prze-
obrażeniu ulega profil ekspresji i subkomórkowej
lokalizacji niektórych izoenzymów AK. Wporów-
naniu do pluripotentnych komórek macierzystych,
- - - - -

942
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
fizjologicznych, jak ipatologicznych gen AK-2 ulega
ekspresji wprążku naczyniowym ucha wewnętrznego
wsiódmym dniu rozwoju postnatalnego. Badacze suge-
rują, iż zachwianie homeostazy nukleotydowej spo-
wodowane brakiem funkcjonalnej AK2 uniemożliwia
generowanie potencjału błonowego lub upośledza trans-
port jonów K+ przez kanały potasowe między komórką
słuchową aendolimfą [36].
RD jest pierwszym przykładem syndromu niedo-
boru odporności, którego przyczyną jest zaburzenie
wmetabolizmie energetycznym komórek szpiku kost-
nego. Dotychczas nie zidentykowano mechanizmów,
wwyniku których pod nieobecność funkcjonalnej AK2
dochodzi do neutropenii ilimfopenii. Badacze sugerują,
iż funkcją mitochondrialnej AK2 jest nie tylko dostarcza-
nie energii do proliferacji prekursorów hematopoezy, ale
również kontrola apoptozy [36,51].
udział ak Wapoptozie ionkogenezie
Najnowsze badania wskazują na mediację AK2
wwewnętrznym szlaku apoptozy przez formowanie
kompleksu z białkiem adaptorowym FADD ikaspazą
10 (kompleks AFAC-10). FADD uczestniczy waktywacji
czynnika transkrypcji jądrowej kappa B (NF-κB), regu-
lacji embriogenezy, cyklu komórkowego, proliferacji
inowotworzeniu komórek [32]. Wświetle tych infor-
macji, Lagresle-Peyrou iwsp. sugerują, iż tworzenie
kompleksu AFAC-10 może być pośrednim etapem nie-
zbędnym do indukcji prawidłowego wzrostu iróżnico-
wania komórek linii mielo- ilimfoidalnej [36]. Istnieje
jedynie kilka doniesień literaturowych dotyczących
funkcji AK2 windukcji apoptozy. Wyciszenie ekspresji
AK-2 osłabia apoptozę ludzkich komórek indukowaną
etopozydem lub staurosporyną, lecz nie wpływa na prze-
bieg apoptozy indukowanej przez ligand Fas (FasL) lub
ligand czynnika martwicy nowotworu indukujący apop-
tozę (TRAIL). Ponieważ nie wykryto kompleksów AFAC-
10 wkilku ludzkich liniach nowotworowych opornych
na etopozyd, wydaje się, że AK2 pośredniczy wnowym
wewnętrznym szlaku indukcji apoptozy powiązanym
znowotworzeniem [38].
Najnowsze badania prowadzone przez Kim i wsp.
dowodzą nieznanej dotąd regulatorowej funkcji AK2
wprocesie wzrostu ionkogenezy. Tworząc kompleks
ze swoistą fosfatazą DUSP26, zwiększa jej aktyw-
ność, reguluje specyficzność substratową oraz pro-
muje interakcje fosfatazy zFADD. Katalizowana przez
DUSP26 defosforylacja Ser194 w cząsteczce FADD
powoduje zahamowanie proliferacji komórek. Wnie-
których nowotworach piersi, wątroby ipłuc następuje
znaczne obniżenie ekspresji AK-2, co potwierdza jej
funkcjonowanie wroli negatywnego regulatora wzro-
stu nowotworów [32].
Wkontrolę żywotności komórek może być również
zaangażowany izoenzym AK4 występujący w macierzy
mitochondrialnej. Liu iwsp. udowodnili dodatnią korela-
Dzeja iwsp. wykazali, iż jednoczesne wyciszenie genów
AK-1, AK-2 iAK-5 przerywa kardiogenezę. Upośledzenie
układu AK-AMP-AMPK zakłóca dojrzewanie sieci mito-
chondrialnej imiobrynogenezę, co wyklucza tworzenie
zorganizowanych struktur kurczliwych wkulach zarod-
kowych. Precyzyjna relokalizacja AK iAMPK podczas
cyklu komórkowego iasymetrycznego podziału komórki
odsłania nową drogę regulacji kardiogenezy iregenera-
cji tkanek serca [16].
Udział wdojrzewaniu układu limfatycznego
Lagresle-Peyrou iwsp. udowodnili bezpośredni wpływ
AK2 na różnicowanie idojrzewanie komórek linii mielo-
ilimfoidalnej. Fosfotransferaza ta, wodróżnieniu od
innych enzymów wytwarzających ATP (kinaza kreaty-
nowa, difosfokinaza nukleotydów, anhydraza węgla-
nowa ienzymy szlaku glikolitycznego), ulega ekspresji
wszpiku kostnym [61]. Wwyniku alternatywnego spli-
cingu pre-mRNA AK-2 mogą powstać dwa rodzaje trans-
kryptów: AK-2A składający się z6 eksonów kodujących
białko odługości 239 aminokwasów oraz AK-2B mający na
3’ końcu dodatkowy siódmy ekson istanowiący matrycę
do biosyntezy łańcucha polipeptydowego składającego
się z232 aminokwasów [33]. Wykazano, iż mutacje genu
AK-2 stanowią bezpośrednią przyczynę rozwoju dysge-
nezji siateczki (RD, aleukocytoza) [36,51]. Dysgenezja
siateczki jest najostrzejszą postacią ciężkiego złożonego
niedoboru odporności (SCID), uktórej następuje wcze-
sne zatrzymanie różnicowania linii mieloidalnej isłabe
dojrzewanie linii limfoidalnej. RD charakteryzuje się nie-
obecnością granulocytów, niemal całkowitym brakiem
limfocytów wkrwi obwodowej, niedorozwojem grasicy
iwtórnych narządów limfatycznych oraz brakiem wro-
dzonych inabytych funkcji immunologicznych. Uosób
cierpiących na RD zidentykowano różne mutacje rece-
sywne wobrębie genu AK-2. Mogą przybierać postać
homozygotycznej mutacji missensownej, nonsensownej
bądź homozygotycznej delecji 1 bp lub 5 kbp, skutkującej
powstaniem przedwczesnego kodonu terminacji transla-
cji [51]. Skutkiem każdej znich jest utrata funkcji enzy-
matycznej przez izoenzym AK2 iutrudnienie transportu
ADP zmacierzy mitochondrialnej do wewnętrznej błony
mitochondriów, gdzie mógłby być ponownie ufosforylo-
wany przez syntazę ATP. Dramatycznym następstwem
obniżonej aktywności bioenergetycznej mitochondriów
może być wzmożone wytwarzanie reaktywnych form
tlenu (ROS) oraz indukowana śmierć komórki (apoptoza)
[51]. Interesujące jest, że poziom ekspresji iaktywność
innej ATP:AMP fosfotransferazy (AK1) wleukocytach
pacjentów zRD nie ulega zmianie, co wskazuje na brak
mechanizmów kompensujących niedobór funkcjonal-
nej AK2. Jedynie wprowadzenie genów AK-2A iAK-2B
za pośrednictwem transfekcji lentiwirusowej do komó-
rek CD34+ pobranych ze szpiku kostnego pacjentów zRD
przywraca różnicowanie komórek linii granulocytarnej
wdojrzałe neutrole [51].
Schorzeniem towarzyszącym dysgenezji siateczki jest
głuchota nerwowo-czuciowa. Zarówno w warunkach
- - - - -

943
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
Pierwotna dyskineza rzęsek
Fernandez-Gonzalez iwsp., opierając się na mysim
modelu AK7-/-, udowodnili bezpośredni wpływ muta-
cji genu AK-7 na rozwój choroby charakteryzującej się
zmianami patologicznymi podobnymi do pierwotnej
dyskinezy rzęsek (PCD) [22]. PCD jest chorobą fenoty-
powo igenetycznie heterogeniczną, której objawy są
wywołane przez nieprawidłową budowę ifunkcjono-
wanie rzęsek pokrywających nabłonki urzęsione orga-
nizmu człowieka. Przejawia się częstymi infekcjami
dróg oddechowych, rozstrzeniem oskrzeli, bezpłodno-
ścią iobjawami charakterystycznymi dla przewlekłej
obturacyjnej choroby płuc [22]. AK7 jest izoenzymem
cytosolowym, występującym najobficiej wtkankach
bogatych wnabłonek rzęskowy [50]. Mysi model PCD
wywołany niedoborem AK7 charakteryzuje się m.in.
wodogłowiem, zakłóceniem spermatogenezy, akumu-
lacją śluzu wzatokach przynosowych, nawracającymi
infekcjami dróg oddechowych oraz upośledzeniem
reakcji układu oddechowego wzetknięciu zalergenem
[22]. Zmiany te są spowodowane wadliwą budową rzę-
sek, gdzie aksonemy zostają pozbawione położonego
centralnie dubletu mikrotubul (9+0), dubletów pery-
trychalnych (8+1) lub dubletów nadliczbowych. Wydaje
się, iż funkcją AK7 nie jest jedynie zaopatrywanie rzę-
sek wenergię, ale udział worganizacji mikrotubul
rzęskowych. AK7 może funkcjonować jako integralny
komponent aksonemu, stanowiąc ostatnie ogniwo
wtransferze wysokoenergetycznych reszt fosforano-
wych bądź też znajdować się wcałej cytoplazmie, gwa-
rantując wydajny transfer energii zmitochondriów
do dyneiny aksonemalnej [22]. Stworzenie mysiego
modelu AK7-/– z pewnością wniesie cenny wkład
wbadania nad astmą, alergią ireakcją zapalną orga-
nizmu. Identykacja nowego czynnika genetycznego
może zaowocować stworzeniem narzędzi diagnostycz-
nych umożliwiających wczesną identykację przypad-
ków pierwotnej dyskinezy rzęsek.
podsuMoWanie
Występowanie uczłowieka aż dziewięciu izoenzy-
mów kinazy adenylanowej, charakteryzujących się
różną lokalizacją narządowo-tkankową i subkomór-
kową, jak również właściwościami kinetycznymi prze-
mawia za kompleksowym i precyzyjnym działaniem
AK wwielu procesach komórkowych. Główną rolą izo-
enzymów AK jest utrzymanie stężenia nukleotydów
na poziomie zapewniającym prawidłowy przebieg pro-
cesów zarówno wewnątrz, jak ina zewnątrz komórki,
jednak to swoistość substratowa, lokalizacja subkomór-
kowa iinterakcja zinnymi komponentami maszynerii
komórkowej różnicują funkcje iznaczenie poszczegól-
nych izoenzymów. Szeroki zakres procesów, wktóre są
zaangażowane kinazy adenylanowe oraz skorelowanie
ich zrozwojem chorób, zachęca do podjęcia dalszych
badań nad AK iprzemawia za medycznym aspektem
wykorzystania kinazy adenylanowej wdiagnostyce
iterapii niektórych schorzeń.
cję między poziomem transkrypcji itranslacji AK4 aeks-
pozycją komórek na szkodliwe czynniki stresowe, takie
jak niedotlenienie inadtlenek wodoru. Wyciszenie endo-
gennej ekspresji AK-4 wludzkich imysich neuronalnych
liniach komórkowych indukuje kondensację chromatyny
iśmierć komórek. Ochronną funkcję AK4 może tłuma-
czyć jej interakcja zmitochondrialnym białkiem szoku
cieplnego 75 (MTHSP75) oraz ANT [39]. Kompleks ANT-
-VDAC jest zaangażowany wutrzymanie homeostazy
energetycznej komórki, atworząc por jonowy, również
wregulację przepuszczalności błony mitochondrialnej.
Indukowany przez stres oksydacyjny wzrost ekspresji
AK4 w macierzy mitochondrialnej ogranicza uwalnianie
cytochromu c do cytosolu, wskazując na ochronną funk-
cję AK4 przed śmiercią komórki [39].
WpłyW Mutacji genóW ak na rozWój choróB
Anemia hemolityczna
Omówiona we wcześniejszym zrozdziałów aleuko-
cytoza nie jest jedyną chorobą, której molekularnym
podłożem jest mutacja genu AK. Niedobór erytrocytar-
nego izoenzymu AK1 jest rzadką dziedziczną enzymo-
patią krwinkową powiązaną zniesferocytową anemią
hemolityczną oumiarkowanym lub ostrym przebiegu.
Schorzeniu temu mogą towarzyszyć zaburzenia psycho-
ruchowe iniedorozwój umysłowy [1,7]. Badania pro-
wadzone wostatnich 30 latach mianują mutację genu
AK-1 jako jedną znajważniejszych przyczyn wystąpienia
chronicznej niedokrwistości hemolitycznej. Upacjen-
tów ztą chorobą identykuje się różne mutacje wgenie
AK-1, które powodują drastyczne obniżenie aktywno-
ści enzymatycznej lub całkowitą utratę funkcji (m.in.
substytucje: 118G>A, 190G>A, 382C>T, 491A>G, 321C>T
idelecje: 418-420, 138) [1,7,21,44]. Większość muta-
cji dotyczy reszt aminokwasowych zaangażowanych
wwiązanie substratów, ruchy domen istabilizację sta-
nów przejściowych. Zmutowane warianty izoenzymu
AK1 wykazują różnice we właściwościach kinetycznych
(stała Michaelisa, szybkość maksymalna, stała katali-
tyczna) izykochemicznych (stabilność termiczna, roz-
puszczalność) wporównaniu do postaci niezmutowanej
[1]. Kompleksowe badanie przypadków niedoboru ery-
trocytarnej AK1 zuwzględnieniem analizy aktywności
enzymów podstawowych szlaków metabolicznych oraz
historii zachorowań wrodzinie zwerykowanej bada-
niami genetycznymi wskazują na istnienie bardziej
skomplikowanego układu czynników imechanizmów
decydujących orozwoju anemii niż sama mutacja AK-1.
Jednoznacznie dowodzi tego brak objawów choroby
uczłonków rodziny pacjentów, mimo mutacji wgenie
AK-1 oraz prawidłowa żywotność czerwonych krwi-
nek przy jednoczesnej aktywności erytrocytarnej AK
na poziomie 50% [35]. Ponieważ uwiększości pacjen-
tów wyraźnie obniżoną aktywność wykazują syntetaza
fosforybozylopirofosforanu ikinaza pirogronianowa,
należy sądzić, iż rozwój przewlekłej anemii hemolitycz-
nej jest wynikiem interferencji defektów enzymatycz-
nych kilku fosfotransferaz [35].
- - - - -

944
Postepy Hig Med Dosw (online), 2015; tom 69: 933-945
[1] Abrusci P., Chiarelli L.R., Galizzi A., Fermo E., Bianchi P., Zanella
A., Valentini G.: Erythrocyte adenylate kinase deciency: character-
ization of recombinant mutant forms and relationship with nons-
pherocytic hemolytic anemia. Exp. Hematol., 2007; 35: 1182-1189
[2] Amiri M., Conserva F., Panayiotou C., Karlsson A., Solaroli N.: The
human adenylate kinase 9 is anucleoside mono – and diphosphate
kinase. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2013; 45: 925-931
[3] Arora K., Brooks C.L. 3rd: Large-scale allosteric conformational
transitions of adenylate kinase appear to involve apopulation-shift
mechanism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007; 104: 18496-18501
[4] Baranowska M., Kozłowska H., Korbut A., Malinowska B.: Kanały
potasowe wnaczyniach krwionośnych: ich znaczenie wzjologii
ipatologii. Postępy Hig. Med. Dośw., 2007; 61: 596-605
[5] Beckstein O., Denning E.J., Perilla J.R., Woolf T.B.: Zipping and un-
zipping of adenylate kinase: atomistic insights into the ensemble of
open<-->closed transitions. J. Mol. Biol., 2009; 394: 160-176
[6] Bennett K., James C., Hussain K.: Pancreatic β-cell KATP channels:
Hypoglycaemia and hyperglycaemia. Rev. Endocr. Metab. Disord.,
2010; 11: 157-163
[7] Bianchi P., Zappa M., Bredi E., Vercellati C., Pelissero G., Barraco
F., Zanella A.: Acase of complete adenylate kinase deciency due
to anonsense mutation in AK-1 gene (Arg 107 – -> Stop, CGA – ->
TGA) associated with chronic haemolytic anaemia. Br. J. Haematol.,
1999; 105: 75-79
[8] Burnstock G.: Introduction and perspective, historical note. Front.
Cell. Neurosci., 2013; 7: 227
[9] Carrasco A.J., Dzeja P.P., Alekseev A.E., Pucar D., Zingman L.V.,
Abraham M.R., Hodgson D., Bienengraeber M., Puceat M., Janssen
E., Wieringa B., Terzic A.: Adenylate kinase phosphotransfer com-
municates cellular energetic signals to ATP-sensitive potassium
channels. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001; 98: 7623-7628
[10] Clark R., Proks P.: ATP-sensitive potassium channels in health
and disease. Adv. Exp. Med. Biol., 2010; 654: 165-192
[11] Collavin L., Lazarevic D., Utrera R., Marzinotto S., Monte M.,
Schneider C.: wt p53 dependent expression of amembrane-asso-
ciated isoform of adenylate kinase. Oncogene, 1999; 18: 5879-5888
[12] Dahnke T., Tsai M.D.: Mechanism of adenylate kinase. The con-
served aspartates 140 and 141 are important for transition state
stabilization instead of substrate-induced conformational changes.
J. Biol. Chem., 1994; 269: 8075-8081
[13] Daily M.D., Phillips G.N. Jr., Cui Q.: Many local motions cooper-
ate to produce the adenylate kinase conformational transition. J.
Mol. Biol., 2010; 400: 618-631
[14] Donaldson S.H., Picher M., Boucher R.C.: Secreted and cell-asso-
ciated adenylate kinase and nucleoside diphosphokinase contribute
to extracellular nucleotide metabolism on human airway surfaces.
Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 2002; 26: 209-215
[15] Dzeja P.P., Bortolon R., Perez-Terzic C., Holmuhamedov E.L., Ter-
zic A.: Energetic communication between mitochondria and nucleus
directed by catalyzed phosphotransfer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA,
2002; 99: 10156-10161
[16] Dzeja P.P., Chung S., Faustino R.S., Behfar A., Terzic A.: Devel-
opmental enhancement of adenylate kinase-AMPK metabolic sig-
naling axis supports stem cell cardiac dierentiation. PLoS One,
2011; 6: e19300
[17] Dzeja P.P., Hoyer K., Tian R., Zhang S., Nemutlu E., Spindler M.,
Ingwall J.S.: Rearrangement of energetic and substrate utilization
networks compensate for chronic myocardial creatine kinase de-
ciency. J. Physiol., 2011; 589: 5193-5211
[18] Dzeja P., Terzic A.: Adenylate kinase and AMP signaling net-
works: metabolic monitoring, signal communication and body en-
ergy sensing. Int. J. Mol. Sci., 2009; 10: 1729-1772
[19] Dzeja P.P., Vitkevicius K.T., Redeld M.M., Burnett J.C., Terzic
A.: Adenylate kinase-catalyzed phosphotransfer in the myocardium:
increased contribution in heart failure. Circ. Res., 1999; 84: 1137-1143
[20] Fabre A.C., Vantourout P., Champagne E., Tercé F., Rolland C.,
Perret B., Collet X., Barbaras R., Martinez L.O.: Cell surface adenyl-
ate kinase activity regulates the F(1)-ATPase/P2Y(13)-mediated HDL
endocytosis pathway on human hepatocytes. Cell. Mol. Life Sci.,
2006; 63: 2829-2837
[21] Fermo E., Bianchi P., Vercellati C., Micheli S., Marcello A.P., Portale-
one D., Zanella A.: Anew variant of adenylate kinase (delG138) associat-
ed with severe hemolytic anemia. Blood Cells Mol. Dis., 2004; 33: 146-149
[22] Fernandez-Gonzalez A., Kourembanas S., Wyatt T.A., Mitsialis
S.A.: Mutation of murine adenylate kinase 7 underlies a primary
ciliary dyskinesia phenotype. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol.; 2009;
40: 305-315
[23] Fratelli M., Demol H., Puype M., Casagrande S., Villa P., Eberini I.,
Vandekerckhove J., Gianazza E., Ghezzi P.: Identication of proteins
undergoing glutathionylation in oxidatively stressed hepatocytes
and hepatoma cells. Proteomics, 2003; 3: 1154-1161
[24] Fukami-Kobayashi K., Nosaka M., Nakazawa A., Go M.: Ancient
divergence of long and short isoforms of adenylate kinase: molecu-
lar evolution of the nucleoside monophosphate kinase family. FEBS
Lett., 1996; 385: 214-220
[25] Gur M., Madura J.D., Bahar I.: Global transitions of proteins ex-
plored by amultiscale hybrid methodology: application to adenylate
kinase. Biophys. J., 2013; 105: 1643-1652
[26] Hardie D.G.: AMP-activated protein kinase: an energy sensor that
regulates all aspects of cell function. Genes Dev., 2011; 25: 1895-1908
[27] Jacquet S., Malaval C., Martinez L.O., Sak K., Rolland C., Perez
C., Nauze M., Champagne E., Tercé F., Gachet C., Perret B., Collet X.,
Boeynaems J.M., Barbaras R.: The nucleotide receptor P2Y13 is akey
regulator of hepatic high-density lipoprotein (HDL) endocytosis. Cell
Mol. Life Sci., 2005; 62: 2508-2515
[28] Janssen E., Dzeja P.P., Oerlemans F., Simonetti A.W., Heerschap A.,
de Haan A., Rush P.S., Terjung R.R., Wieringa B., Terzic A.: Adenylate
kinase 1 gene deletion disrupts muscle energetic economy despite
metabolic rearrangement. EMBO J., 2000; 19: 6371-6381
[29] Janssen E., de Groof A., Wijers M., Fransen J., Dzeja P.P., Terzic
A., Wieringa B..: Adenylate kinase 1 deciency induces molecular
and structural adaptations to support muscle energy metabolism.
J. Biol. Chem., 2003; 278: 12937-12945
[30] Janssen E., Kuiper J., Hodgson D., Zingman L.V., Alekseev A.E.,
Terzic A., Wieringa B.: Two structurally distinct and spatially com-
partmentalized adenylate kinases are expressed from the AK1 gene
in mouse brain. Mol. Cell. Biochem., 2004; 256-257: 59-72
[31] Kenyon C.P., Roth R.L.: The role of the C8 proton of ATP in the
catalysis of shikimate kinase and adenylate kinase. BMC Biochem.,
2012; 13: 15
[32] Kim H., Lee H.J., Oh Y., Choi S.G., Hong S.H., Kim H.J., Lee S.Y.,
Choi J.W., Su Hwang D., Kim K.S., Kim H.J., Zhang J., Youn H.J., Noh
D.Y., Jung Y.K.: The DUSP26 phosphatase activator adenylate kinase
2 regulates FADD phosphorylation and cell growth. Nat. Commun.,
2014; 5: 3351
[33] Kishi F., Tanizawa Y., Nakazawa A.: Isolation and characterization
of two types of cDNA for mitochondrial adenylate kinase and their
expression in Escherichia coli. J. Biol. Chem., 1987; 262: 11785-11789
[34] Klier H., Magdolen V., Schricker R., Strobel G., Lottspeich F., Ban-
dlow W.: Cytoplasmic and mitochondrial forms of yeast adenylate ki-
nase 2 are N-acetylated. Biochim. Biophys. Acta, 1996; 1280: 251-256
piśMiennictWo
- - - - -

945
Wujak M. i wsp. - Kinazy adenylanowe człowieka...
Schwarz K.: Reticular dysgenesis (aleukocytosis) is caused by mu-
tations in the gene encoding mitochondrial adenylate kinase 2. Nat.
Genet., 2009; 41: 101-105
[52] Picher M., Boucher R.C.: Human airway ecto-adenylate kinase.
Amechanism to propagate ATP signaling on airway surfaces. J. Biol.
Chem., 2003; 278: 11256-11264
[53] Ping J., Hao P., Li Y.X., Wang J.F.: Molecular dynamics studies on
the conformational transitions of adenylate kinase: acomputational
evidence for the conformational selection mechanism. Biomed. Res.
Int., 2013; 2013: 628536
[54] Pucar D., Janssen E., Dzeja P.P., Juranic N., Macura S., Wieringa
B., Terzic A.: Compromised energetics in the adenylate kinase AK1
gene knockout heart under metabolic stress. J. Biol. Chem., 2000;
275: 41424-41429
[55] Quillen E.E., Haslam G.C., Samra H.S., Amani-Taleshi D., Knight
J.A., Wyatt D.E., Bishop S.C., Colvert K.K., Richter M.L., Kitos P.A.:
Ectoadenylate kinase and plasma membrane ATP synthase activi-
ties of human vascular endothelial cells. J. Biol. Chem., 2006; 281:
20728-20737
[56] Ren H., Wang L., Bennett M., Liang Y., Zheng X., Lu F., Li L., Nan
J., Luo M., Eriksson S., Zhang C., Su X.D.: The crystal structure of hu-
man adenylate kinase 6: An adenylate kinase localized to the cell
nucleus. Proc. Natl. Acad. Sci USA, 2005; 102: 303-308
[57] Robson S.C., Sévigny J., Zimmermann H.: The E-NTPDase family
of ectonucleotidases: Structure function relationships and patho-
physiological signicance. Purinergic Signal., 2006; 2: 409-430
[58] Ruan Q., Chen Y., Gratton E., Glaser M., Mantulin W.W.: Cellular
characterization of adenylate kinase and its isoform: two-photon
excitation uorescence imaging and uorescence correlation spec-
troscopy. Biophys. J., 2002; 83: 3177-3187
[59] Stanojevic V., Habener J.F., Holz G.G., Leech C.A.: Cytosolic ad-
enylate kinases regulate K-ATP channel activity in human beta-cells.
Biochem. Biophys. Res. Commun., 2008; 368: 614-619
[60] Studzińska B., Seroka A., Łępicka M., Roszek K., Komoszyński M.:
The increase of adenylate kinase activity in the blood can control
aggregation of platelets in coronary or peripheral arterial ischemia.
Health, 2010; 2: 246-252
[61] Tanimura A., Horiguchi T., Miyoshi K., Hagita H., Noma T.: Dier-
ential expression of adenine nucleotide converting enzymes in mito-
chondrial intermembrane space: apotential role of adenylate kinase
isozyme 2 in neutrophil dierentiation. PLoS One, 2014; 9: e89916
[62] van Rompay A.R., Johansson M., Karlsson A.: Identication of
anovel human adenylate kinase. cDNA cloning, expression analysis,
chromosome localization and characterization of the recombinant
protein. Eur. J. Biochem., 1999; 261: 509-517
[63] Walker E.J., Dow J.W.: Location and properties of two isoenzymes
of cardiac adenylate kinase. Biochem. J., 1982; 203: 361-369
[64] Yan H.G., Tsai M.D.: Mechanism of adenylate kinase. Demonstra-
tion of afunctional relationship between aspartate 93 and Mg2+ by
site-directed mutagenesis and proton, phosphorus-31, and magne-
sium-25 NMR. Biochemistry, 1991; 30: 5539-5546
[65] Yegutkin G.G.: Nucleotide – and nucleoside-converting ecto-
enzymes: Important modulators of purinergic signalling cascade.
Biochim. Biophys. Acta, 2008; 1783: 673-694
Autorki deklarują brak potencjalnych koniktów interesów.
[35] Lachant N.A., Zerez C.R., Barredo J., Lee D.W., Savely S.M., Tanaka
K.R.: Hereditary erythrocyte adenylate kinase deciency: adefect of
multiple phosphotransferases? Blood, 1991; 77: 2774-2784
[36] Lagresle-Peyrou C., Six E.M., Picard C., Rieux-Laucat F., Michel
V., Ditadi A., Demerens-de Chappedelaine C., Morillon E., Valensi
F., Simon-Stoos K.L., Mullikin J.C., Noroski L.M., Besse C., Wulraat
N.M., Ferster A. iwsp.: Human adenylate kinase 2 deciency causes
aprofound hematopoietic defect associated with sensorineural de-
afness. Nat. Genet., 2009; 41: 106-111
[37] Lazarowski E.R., Boucher R.C.: Purinergic receptors in airway
epithelia. Curr. Opin. Pharmacol., 2009; 9: 262-267
[38] Lee H.J., Pyo J.O., Oh Y., Kim H.J., Hong S.H., Jeon Y.J., Kim H., Cho
D.H., Woo H.N., Song S., Nam J.H., Kim H.J., Kim K.S., Jung Y.K.: AK2
activates anovel apoptotic pathway through formation of acom-
plex with FADD and caspase-10. Nat. Cell. Biol., 2007; 9: 1303-1310
[39] Liu R., Ström A.L., Zhai J., Gal J., Bao S., Gong W., Zhu H.: Enzy-
matically inactive adenylate kinase 4 interacts with mitochondrial
ADP/ATP translocase. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2009; 41: 1371-1380
[40] Liu R., Xu H., Wei Z., Wang Y., Lin Y., Gong W.: Crystal structure
of human adenylate kinase 4 (L171P) suggests the role of hinge re-
gion in protein domain motion. Biochem. Biophys. Res. Commun.,
2009; 379: 92-97
[41] Marcus A.J., Broekman M.J., Drosopoulos J.H., Olson K.E., Islam
N., Pinsky D.J., Levi R.: Role of CD39 (NTPDase-1) in thromboregu-
lation, cerebroprotection, andcardioprotection. Semin. Thromb.
Hemost., 2005; 31: 234-346
[42] Matsunaga Y., Fujisaki H., Terada T., Furuta T., Moritsugu K., Ki-
dera A.: Minimum free energy path of ligand-induced transition in
adenylate kinase. PLoS Comput. Biol., 2012; 8: e1002555
[43] Miki T., Nagashima K., Seino S.: The structure and function of
the ATP-sensitive K+ channel in insulin-secreting pancreatic beta-
-cells. J. Mol. Endocrinol., 1999; 22: 113-123
[44] Miwa S., Fujii H., Tani K., Takahashi K., Takizawa T., Igarashi
T.: Red cell adenylate kinase deciency associated with hereditary
nonspherocytic hemolytic anemia: clinical and biochemical studies.
Am. J. Hematol., 1983; 14: 325-333
[45] Miyoshi K., Akazawa Y., Horiguchi T., Noma T.: Localization of
adenylate kinase 4 in mouse tissues. Acta Histochem. Cytochem.,
2009; 42: 55-64
[46] Müller C.W., Schlauderer G.J., Reinstein J., Schulz G.E.: Adenylate
kinase motions during catalysis: an energetic counterweight balan-
cing substrate binding. Structure, 1996; 4: 147-156
[47] Noma T.: Dynamics of nucleotide metabolism as asupporter of
life phenomena. J. Med. Invest., 2005; 52: 127-136
[48] Noma T., Fujisawa K., Yamashiro Y., Shinohara M., Nakazawa A.,
Gondo T., Ishihara T., Yoshinobu K.: Structure and expression of hu-
man mitochondrial adenylate kinase targeted to the mitochondrial
matrix. Biochem. J., 2001; 358: 225-232
[49] Panayiotou C., Solaroli N., Karlsson A.: The many isoforms of
human adenylate kinases. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2014; 49: 75-83
[50] Panayiotou C., Solaroli N., Xu Y., Johansson M., Karlsson A.:
The characterization of human adenylate kinases 7 and 8 demon-
strates dierences in kinetic parameters and structural organiza-
tion among the family of adenylate kinase isoenzymes. Biochem.
J., 2011; 433: 527-534
[51] Pannicke U., Hönig M., Hess I., Friesen C., Holzmann K., Rump
E.M., Barth T.F., Rojewski M.T., Schulz A., Boehm T., Friedrich W.,
- - - - -