بروتين كيناز المرتبط بـ Rho

إن كيناز البروتين المرتبط بـ Rho أو كيناز الملفوف المرتبط بـ Rho ( ROCK ) هو كيناز ينتمي إلى عائلة AGC (PKA/PKG/PKC) من كينازات البروتين الخاصة بالسيرين-ثريونين . وهو يشارك بشكل أساسي في تنظيم شكل وحركة الخلايا من خلال التأثير على الهيكل الخلوي .

توجد بروتينات ROCK ( ROCK1 و ROCK2 ) في الثدييات (الإنسان، والجرذ، والفأر، والبقرة)، وسمك الزيبرا، والضفدع الأفريقي ( Xenopus )، واللافقاريات ( الديدان الأسطوانية ، والبعوض، وذبابة الفاكهة )، والدجاج. يبلغ الوزن الجزيئي لبروتين ROCK1 البشري 158 كيلو دالتون ، وهو مُؤثِّر رئيسي في مسار إشارات بروتين RhoA ، وهو بروتين GTPase صغير . يتكون بروتين ROCK في الثدييات من نطاق كيناز، ومنطقة حلزونية ، ونطاق تشابه بليكترين (PH)، الذي يُقلِّل من نشاط كيناز بروتينات ROCK عبر طي جزيئي ذاتي التثبيط في حال عدم وجود RhoA-GTP. ^{[ 1 ] [ 2 ]} 

اكتُشفت بروتينات ROCK في الفئران كأولى المؤثرات لبروتين Rho، وهي تحفز تكوين ألياف الإجهاد والالتصاقات البؤرية عن طريق فسفرة سلسلة الميوسين الخفيفة ( MLC ). ^{[ 3 ]} وبسبب هذه الفسفرة ، يزداد ارتباط الميوسين II بالأكتين ، وبالتالي تزداد قوة الانقباض . تم تحديد نظيرين من بروتينات ROCK ^في الفئران ، وهما ROCK1 وROCK2. يُعبر عن ROCK1 بشكل رئيسي في الرئة والكبد والطحال والكلى والخصية . أما ROCK2 ، فيتوزع في الغالب في الدماغ والقلب . ^{[ 1 ] [ 2} ] ^{[ 4 ]}

يشارك بروتين كيناز C وبروتين كيناز المرتبط بـ Rho في تنظيم امتصاص أيونات الكالسيوم؛ حيث تحفز هذه الأيونات بدورها كيناز سلسلة الميوسين الخفيفة، مما يؤدي إلى انقباض العضلات. ^{[ 5 ]} بروتين كيناز المرتبط بـ Rho هو كيناز سيرين أو ثريونين يحدد حساسية خلايا العضلات الملساء للكالسيوم.

يلعب ROCK دورًا في مجموعة واسعة من الظواهر الخلوية المختلفة، حيث أن ROCK هو بروتين مؤثر في اتجاه مجرى GTPase Rho الصغير ، وهو أحد المنظمات الرئيسية للهيكل الخلوي .

1. يُعد بروتين ROCK منظمًا رئيسيًا لتنظيم الأكتين، وبالتالي فهو منظم لهجرة الخلايا على النحو التالي:

يمكن فسفرة ركائز مختلفة بواسطة إنزيمات ROCK، بما في ذلك كيناز LIM ، وسلسلة الميوسين الخفيفة (MLC)، وفوسفاتاز MLC . وتقوم هذه الركائز، بمجرد فسفرتها، بتنظيم خيوط الأكتين وقدرتها على الانقباض على النحو التالي: ^{[ 2 ]}

• كمية خيوط الأكتين

يُثبّط بروتين ROCK عملية تفكك خيوط الأكتين بشكل غير مباشر: إذ يقوم بفسفرة وتنشيط كيناز LIM ، الذي بدوره يُفسفر بروتين ADF/كوفيلين ، مما يُعطّل نشاطه في تفكيك الأكتين. ينتج عن ذلك استقرار خيوط الأكتين وزيادة عددها. وبالتالي، مع مرور الوقت، تصبح وحدات الأكتين الأحادية اللازمة لاستمرار بلمرة الأكتين من أجل الهجرة محدودة. يُساهم ازدياد خيوط الأكتين المستقرة وفقدان وحدات الأكتين الأحادية في تقليل هجرة الخلايا. ^{[ 2 ] [ 6 ]}

• انقباض الخلايا

ينظم بروتين ROCK أيضًا هجرة الخلايا عن طريق تعزيز انقباضها ، وبالتالي تعزيز التلامس بين الخلية والركيزة. ويزيد بروتين ROCK من نشاط بروتين الميوسين II الحركي من خلال آليتين مختلفتين:

• أولاً، يؤدي فسفرة السلسلة الخفيفة للميوسين ( MLC ) إلى زيادة نشاط إنزيم ATPase الخاص بالميوسين II . وبالتالي، فإن العديد من جزيئات الميوسين النشطة والمتجمعة، والتي تعمل بشكل غير متزامن على عدة خيوط أكتين، تحرك خيوط الأكتين باتجاه بعضها البعض، مما يؤدي إلى تقصير ألياف الأكتين بشكل عام.
• ثانيًا، يقوم ROCK بتعطيل فوسفاتاز MLC ، مما يؤدي إلى زيادة مستويات MLC المفسفر.

وهكذا، في كلتا الحالتين، يحفز تنشيط ROCK بواسطة Rho تكوين ألياف إجهاد الأكتين ، وهي حزم من خيوط الأكتين ذات قطبية متعاكسة، تحتوي على الميوسين II، والتروبوميوسين، والكالديسمون، وكينيز MLC، وبالتالي تكوين نقاط اتصال بؤرية، وهي نقاط التصاق غير ناضجة تعتمد على الإنتغرين مع الركيزة خارج الخلوية. ^{[ 2 ] [ 7 ]}

2. وظائف وأهداف أخرى

• يحفز RhoA-GTP نشاط فوسفاتاز الفوسفوليبيد لبروتين PTEN ( الفوسفاتاز والمتجانس للتنسين)، وهو بروتين كابح للأورام في الإنسان . ويبدو أن هذا التحفيز يعتمد على ROCK. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وبهذه الطريقة، يُعد PTEN مهمًا لمنع الانقسام الخلوي غير المنضبط كما هو الحال في الخلايا السرطانية.
• يلعب بروتين ROCK دورًا هامًا في تنظيم دورة الخلية، إذ يبدو أنه يثبط الانفصال المبكر للمركزين في المرحلة G1، ويُعتقد أنه ضروري لانقباض أخدود الانقسام، وهو أمرٌ لازم لإتمام انقسام السيتوبلازم . ^{[ 2 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}
• يبدو أن بروتينات ROCK تعمل أيضاً على تثبيط مسار إشارات الأنسولين ، مما يؤدي إلى تقليل حجم الخلية والتأثير على مصيرها. ^{[ 2 ]}
• تؤدي بروتينات ROCK دورًا في ظاهرة التبرعم الغشائي ، وهي تغير شكلي يُلاحظ في الخلايا المُستعدة للموت المبرمج . يقوم إنزيم كاسبيز 3، وهو بروتياز مُحفز للموت المبرمج، بتنشيط نشاط كيناز ROCK عن طريق شطر نطاق PH الطرفي الكربوكسيلي. ونتيجةً لذلك، يختفي الطي الجزيئي الداخلي المُثبط ذاتيًا لبروتين ROCK. كما يُنظم بروتين ROCK فسفرة سلسلة الميوسين الخفيفة (MLC) وانقباض الأكتوميوسين، وهما عاملان يُنظمان بدورهما ظاهرة التبرعم الغشائي. ^{[ 2 ]}
• تساهم بروتينات ROCK في انكماش المحاور العصبية عن طريق تحفيز انهيار مخروط النمو من خلال تنشيط انقباض الأكتوميوسين. ومن المحتمل أيضًا أن يؤدي فسفرة بروتين وسيط استجابة الكولابس-2 (CRMP2) بواسطة بروتينات ROCK إلى تثبيط وظيفة CRMP2 في تعزيز نمو المحاور العصبية، مما يؤدي إلى انهيار مخروط النمو. ^{[ 2 ]}
• تنظم بروتينات ROCK التصاق الخلايا ببعضها: يبدو أن فقدان نشاط ROCK يؤدي إلى فقدان سلامة الوصلات المحكمة في الخلايا البطانية. وفي الخلايا الظهارية، يبدو أن تثبيط ROCK يقلل من سلامة الوصلات المحكمة. ويبدو أن ROCK النشط في هذه الخلايا يحفز تعطيل الاتصالات بين الخلايا التي يتوسطها E-Cadherin عن طريق تنشيط انقباض الأكتوميوسين. ^{[ 2 ]}

3. أهداف أخرى من الصخور

• NHE1 (مبادل الصوديوم والهيدروجين، يشارك في الالتصاقات البؤرية وتنظيم الأكتين)
• بروتينات الخيوط المتوسطة: فيمنتين، GFAP (البروتين الحمضي الليفي الدبقي)، NF-L (بروتين الخيوط العصبية L)
• البروتينات الرابطة لـ F-actin: Adducin، EF-1&alpha (عامل الاستطالة، عامل مساعد للترجمة)، MARCKS (ركيزة كيناز C غنية بالألانين الميريستيلي)، Caponin (وظيفة غير معروفة)، و ERM (يشارك في ربط الهيكل الخلوي للأكتين بالغشاء البلازمي).

يتمتع نظيرا بروتين ROCK في الفئران، ROCK1 و ROCK2، بدرجة عالية من التشابه . إذ يشتركان في 65% من تسلسل الأحماض الأمينية ، ويصل التشابه في نطاقات الكيناز الخاصة بهما إلى 92%. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

تُعدّ بروتينات ROCK متماثلة مع كينازات أخرى في الحيوانات متعددة الخلايا، مثل كيناز ضمور العضلات التوتري ( DMPK )، وكينازات ربط بروتين التحكم في انقسام الخلايا 42 المرتبط بـ DMPK ( MRCK )، وكيناز سيترون. تتكون جميع هذه الكينازات من نطاق كيناز في الطرف الأميني، وبنية حلزونية ملتفة، ووحدات وظيفية أخرى في الطرف الكربوكسيلي ^{[ 2 ].}

ROCK هو جزيء مؤثر في اتجاه مجرى Rho GTPase Rho الذي يزيد من نشاط كيناز ROCK عند ارتباطه به.

أظهرت الأبحاث التي أُجريت على مدى العقدين الماضيين أن إشارات ROCK تلعب دورًا هامًا في العديد من الأمراض ، بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية ^{[ 15 ] [ 16 ]،} والأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري ^{[ 17 ]} ، والسرطان [ ^{18 ]} . على سبيل المثال، يُفترض أن ROCK يلعب دورًا هامًا في التأثيرات المتعددة للستاتينات . وقد ثبت تورط ROCK1/2، إلى جانب كينازات MRCKα/β ^، في مرونة هجرة الخلايا السرطانية، وهي الظاهرة التي تمنح الخلايا السرطانية ميزة البقاء على قيد الحياة أثناء العلاجات الدوائية ( مقاومة الأدوية ) ^{[ 19 ] .}

يعمل الباحثون على تطوير مثبطات ROCK، مثل RKI-1447، لعلاج أمراض متنوعة، بما في ذلك السرطان. ^{[ 20 ] [ 21 ]} فعلى سبيل المثال، تتمتع هذه الأدوية بإمكانية منع انتشار السرطان عن طريق تثبيط هجرة الخلايا، وبالتالي منع الخلايا السرطانية من الانتشار إلى الأنسجة المجاورة. ^{[ 1 ]}

• روك 1