Rho-sõltuv proteiinkinaas

Rho-sõltuv proteiinkinaas (ROCK, Rho-kinaas) on AGC kinaasiperekonna seriin/treoniin kinaas, mille aktiveerivad Rho-perekonna väikesed GTPaasid.
Rho-kinaas fosforüleerib mitmeid tsütoskeleti dünaamikaga seotud substraate ning on sellega rakkude kasvu, migratsiooni, metabolismi ja apoptoosi regulaator.
ROCK-i kõrvalekaldeid normaalsest aktiivsusest seostatakse mitmete haigustega, mis on põhjustatud rakkude võimetusest relakseeruda (lõdvenduda). Nendeks on näiteks südame- ja veresoonkonna haigused.

Struktuur

Rho-kinaasi struktuur koosneb kolmest osast: N-terminaalne kinaasidomeen, keskel asuv teisese heeliksi (coiled-coil) ala ja C-terminaalne plekstriini homoloogia ala. Teisese heeliksi ala sisaldab Rho-seostumisdomeeni ning plekstriini homoloogia domeen tsüsteiinirikast ala.

Isovormid

Rho-kinaasil on kaks isovormi, ROCK-I (ehk Rho-kinaas β ehk ROKβ) ja ROCK-II (ehk Rho-kinaas α ehk ROKα). Mõlema molekulmass on umbes 160 kDa. ROCK isovormide üldine aminohappeline järjestus on 65% ulatuses homoloogiline, kusjuures kinaasidomeeni sarnasus on 92%. Seetõttu on nende toime ja funktsioonid rakkudes sarnased.
Rho-kinaas on organismis laialdaselt ekspresseeritud, kusjuures isovormidel on erinev lokalisatsioon: ROCK-I on enam ekspresseeritud kopsudes, skeletilihastes, neerudes, maksas, põrnas, testistes ja pankreases, kuid ROCK-II rohkem ajus ja südames.

Regulatsioon

Rho-kinaasi aktiivsust reguleerib molekulisisene autoinhibeerimine. Mitteaktiivses olekus on plekstriini homoloogia ja Rho-sidumisala seostunud sama valgumolekuli N-terminaalsesse piirkonda (nn suletud konformatsioon). ROCK-i muudab aktiivseks Rho seostumine ning sellele järgnev kinaasi kinnitumine plasmamembraanile.
Kui Rho on seotud GDP-ga, on ta mitteaktiivne (Rho-GDP), ja GTP-ga seotuna aktiivne (Rho-GTP). Puhkeolekus stabiliseerib mitteaktiivset Rho-GDP olekut guaniini nukleotiidi dissotsiatsiooni inhibiitor. Vastusena rakuvälistele mõjutajatele (nt lüsofosfatidüülhape) transporditakse Rho-GDP plasmamembraani lähedale ning muudetakse guanosiinnukleotiidi vahetusfaktorite vahendusel aktiivseks GTP-ga seotud vormiks. Aktiveeritud Rho-GTP saab seostuda ROCK-ile, mille tulemusel muutub kinaasi konformatsioon avatuks ja kinaas aktiivseks.
Rho-kinaasi aktiveerib ka lipiid arahhidoonhappe seostumine plekstriini homoloogia alasse või kaspaas-3 (ROCK-I puhul) ja gransüüm B (ROCK-II puhul) vahendatud lõhustamine C-terminaalis, mis muudab ensüümi püsivalt aktiivseks.

Substraadid

Rho-kinaas kuulub basofiilsete seriin/treonin proteiinkinaaside hulka, mistõttu on tema fosforüleeritavas substraadis fosforüülrühma aktseptoorse seriini- (Ser) või (Thr) treoniinijäägi lähedal eelistatud aluselised aminohappejäägid (arginiini- (Arg) ja lüsiinijääk (Lys)). ROCK-i substaatidele on iseloomulik fosforüleerimissaidi aminohappeline järjestus Arg/Lys-X-Set/Thr või Arg/Lys-X-X-Set/Thr, kus X tähendab ükskõik mis aminohappejääki.
Rho-kinaasil on rakus rohkem kui 20 substraati, millest enamik on aktiini tsütoskeleti regulatsiooniga seotud valgud. Kuna ROCK-I ja ROCK-II kinaasi domeenid on 92% ulatuses sarnased, pole tõestust, et erinevad Rho-kinaasi isovormid fosforüleerivad erinevaid substraate.

Haigused

Uuringud on näidanud, et Rho-kinaasi häirunud aktiivsus on seotud mitme haiguse, näiteks kõrgvererõhktõve, südame pärgarteri ja aju vasospasmi, ateroskleroosi, infarkti ja südamepuudulikkuse väljakujunemisega.
Ainus kliinilisse kasutusse jõudnud Rho-kinaasi inhibiitor on Fasudil ehk HA-1077. Fasudil võeti kliinilisse kasutusse 1995. aastal Jaapanis ning seda kasutatakse tserebraalse vasospasmi ravis. Kuna Fasudil on näidanud kasulikku mõju mitme kardiovaskulaarse haiguse ravis, on ROCK-ist saanud oluline farmaatsitööstuse sihtmärk.