$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Modyfikacje potranslacyjne białek (PTM) są niezbędne do komunikacji wewnątrzkomórkowej. Być może najlepiej zbadaną ze wszystkich PTM jest fosforylacja, katalizowana przez kinazy białkowe, które regulują niezliczone funkcje białek, w tym ich aktywność biochemiczną, lokalizację subkomórkową, konformację i stabilność. Identyfikacja miejsc fosforylacji na białkach docelowych może być dokonana przez mapowanie fosfopeptydów tryptycznych lub za pomocą obecnie standardowych technik proteomicznych przy użyciu próbek wzbogaconych o fosforylowane peptydy 1,2. Podczas gdy oczekuje się, że trzy czwarte eksprymowanego proteomu będzie fosforylowane 3 i zidentyfikowanych 200 000 miejsc fosforylacji 5, z szacunkami do 1 miliona 6, wiele z nich nie ma przypisanej biologii, szlaku sygnałowego ani kinazy białkowej.
Podczas gdy identyfikacja fosforylowanych miejsc jest stosunkowo prosta, stosunkowo większym wyzwaniem jest zidentyfikowanie pokrewnych kinaz, które celują w te miejsca, proces, który nazywamy mapowaniem par kinaza:substrat. Opisano kilka podejść do identyfikacji par kinaza:substrat, zaczynając od kinazy będącej przedmiotem zainteresowania i szukając jej substratów lub zaczynając od interesującego substratu i próbując znaleźć modyfikującą kinazę eksperymentalnie 7-11 lub obliczeniowo 12. Aby zidentyfikować kinazy dla znanego fosforylowanego substratu, bioinformatyka może być wykorzystana do identyfikacji białek, które zawierają krótką konserwatywną sekwencję aminokwasów flankujących fosforylowaną resztę (miejsce konsensusu), a także do identyfikacji kinaz, które tworzą wytrącający się kompleks z substratem. Podejścia te są jednak czasochłonne i często nie spotykają się z sukcesem.
Opracowaliśmy systematyczne podejście funkcjonalne do szybkiej identyfikacji kinaz, które mogą fosforylować dany substrat 13. Test przesiewowy daje doskonałą swoistość, z bardzo wyraźną selekcją potencjalnych kinaz pokrewnych. Biorąc pod uwagę centralne znaczenie fosforylacji dla sygnalizacji biologicznej, badanie przesiewowe jest przydatne do odkrywania praktycznie wszystkich szlaków sygnalizacji komórkowej 14-16. Badanie przesiewowe polega na wykonaniu testu kinazy na dużą skalę z biblioteką ludzkich kinaz białkowych. Kinazy zostały oznaczone białkiem S-transferazy glutationowej (GST) i są oczyszczane z ekstraktów z komórek ssaków, co oznacza, że rekombinowane enzymy - w przeciwieństwie do tych przygotowanych z bakterii - są wytwarzane w obecności kinaz białkowych w górę, często wymaganych do aktywności rekombinowanych enzymów in vitro. Rzeczywiście, podczas gdy aktywność kinazy seryny, treoniny i tyrozyny wymagana do dalszej aktywacji kinazy jest obecna w drożdżach 10, genom drożdży koduje 122 kinazy białkowe, co wskazuje, że kinom ssaków, z ponad 500 genami 17, stał się znacznie bardziej złożony w celu regulacji procesów unikalnych dla organizmów wyższego rzędu. Co więcej, wpływ różnych bodźców istotnych dla biologii komórki i chorób człowieka (takich jak małe cząsteczki, czynniki wzrostu, hormony itp.) może być wykorzystany do 14,15modulowania aktywności kinazy w odpowiednim kontekście.