MAPK

Synonym: MAP-K
Englisch: Mitogen-activated protein kinase, MAPK, MAP kinase

1 Definition

MAPK bzw. MAP-Kinasen, MAP für "Mitogen-activated protein", sind Proteinkinasen, die zu den Serin/Threonin-Kinasen gehören, d.h. sie phosphorylieren Proteine an Serin- oder Threoninresten.

2 Biochemie

MAP-Kinasen sind Proteinkinasen mit Molekülmassen zwischen 36 und 44 kDa.

3 Vorkommen

MAP-Kinasen sind ein Teil von hochkonservierten Signalkaskaden, welche die Induktion und Regulation verschiedener Phasen des Zellzyklus steuern, unter anderem die Differenzierung und die Apoptose. Um diese Funktion auszuüben, wandern MAP-Kinasen in den Zellkern und phosphorylieren die entsprechenden Transkriptionsfaktoren. Nach ihrer Deaktivierung verteilen sie sich wieder im Zytosol und stehen für weitere Aktivierungszyklen zur Verfügung.

Desweiteren steuern MAP-Kinasen auch Teile der Embryogenese. Der MAPK-Signalweg ist prinzipiell eine Kaskade verschiedener Kinasen, die sich in Reihe geschaltet durch Phosphorylierungen nacheinander aktivieren.

4 MAP3K

Mit der Rekrutierung eines GRB/SOS-Adapter-Proteinkomplexes an den Rezeptor wird der MAP3K-Transduktionsweg ausgelöst. Je nach Rezeptor binden die Adapter Grb und SOS direkt an den Rezeptor, manchmal sind auch weitere vermittelnde Adapterproteine nötig (z.B. Shc). Durch die Bindung von SOS an den Rezeptor wird das kleine G-Protein Ras in die aktivierte Form Ras-GTP überführt, welches schliesslich die MAP-Kinase-Kinase-Kinase aktiviert. Die MAP-Kinase-Kinase-Kinase (MAP3K) ist eine Serin/Threonin-Kinase, die in diesem Transduktionsweg als erstes aktiviert wird. Im Folgenden aktiviert diese MAP2K.

5 MAP2K

Die MAP-Kinase-Kinase (MAP2K) wird durch die MAP3K aktiviert. Die Besonderheit der MAP2K ist ihre duale Spezifität. Sie hat neben der Serin/Threoninkinaseaktivität auch eine Tyrosinkinaseaktivität. Hierdurch ist sie spezifisch in der Lage, die hierarchisch untersten MAP-Kinasen (MAPK) durch Phosphorylierungen in den aktiven Zustand zu überführen.

6 MAPK

Die MAP-Kinase (MAPK) wird durch MAP2K aktiviert. Enzyme dieser Klasse fungieren in der Regel als Transkriptionsfaktoren. Daher haben sie in der Regel vielfältige Domänen, u.a. ein NLS-Signal, um überhaupt in den Zellkern zu gelangen. Außerdem benötigen sie wie andere Transkriptionsfaktoren spezifische DNA-Bindungsdomänen, Transaktivierungsdomänen und andere regulative Domänen.

7 MAP-Kinase-Familien

Bezüglich ihrer verschiedenen aktivierenden Liganden, aber auch ihrer Wirkung werden die MAP3K-Wege in drei Familien eingeteilt.

• Extracellular signal regulated kinases (ERK): Bei einer Vielzahl von wachstumsfördernden Prozessen sind ERK1 und ERK2 an der Signaltransduktion beteiligt.
• p38-Kinasen: p38-Kinasen sind nach ihrer Molekülmasse von 38 kDa benannt und sind beispielsweise bei der Signaltransduktion von einigen Zytokinen beteiligt.
• JNK-Familie: Bisher nicht genau geklärt ist die Aktivierung der C-Jun-N-terminale Kinasen (JNK). Gefunden wird sie allerdings ähnlich wie die p38-Kinasen bei Entzündungsvorgängen und zellulärem Stress (Hungersignale, osmotischer Stress, etc.).