Die Struktur des dimerischen ROCK I offenbart den Mechanismus für die Ligandenselektivität

ROCK oder Rho-assoziierte Kinase, eine Serin-/Threoninkinase, ist ein Effektormolekül der Rho-abhängigen Signalübertragung und ist an der Assemblierung des Aktin-Zytoskeletts sowie an der Zellmotilität und -kontraktion beteiligt. Das ROCK-Protein besteht aus mehreren Domänen: einer N-terminalen Region, einer katalytischen Kinasedomäne, einer Coiled-Coil-Domäne, die eine RhoA-Bindungsstelle enthält, und einer Pleckstrin-Homologiedomäne. Die C-terminale Region von ROCK bindet an und hemmt die katalytischen Kinasedomänen, und diese Hemmung wird durch die Bindung von RhoA, einem kleinen GTPase, umgekehrt. Hier präsentieren wir die Struktur der N-terminalen Region und der Kinasedomäne. In unserer Struktur interagieren zwei N-terminale Regionen, um eine Dimerisierungsdomäne zu bilden, die zwei Kinasedomänen miteinander verbindet. Diese räumliche Anordnung bringt die aktiven Stellen der Kinase und regulatorische Sequenzen auf einer gemeinsamen Fläche zusammen, was die Möglichkeit bietet, dass beide Kinasen gleichzeitig mit einer dimeren hemmenden Domäne oder mit einem dimeren Substrat interagieren. Die Kinasedomäne nimmt eine katalytisch kompetente Konformation an; jedoch wird keine Phosphorylierung aktiver Stellen-Reste in der Struktur beobachtet. Wir haben auch die Strukturen von ROCK bestimmt, die an vier verschiedene ATP-kompetitive kleine Molekülinhibitoren (Y-27632, Fasudil, Hydroxyfasudil und H-1152P) gebunden sind. Jede dieser Verbindungen bindet mit verringerter Affinität an die cAMP-abhängige Kinase (PKA), eine hoch homologe Kinase. Es bestehen subtile Unterschiede zwischen den ROCK- und PKA-gebundenen Konformationen der Inhibitoren, die darauf hindeuten, dass Wechselwirkungen mit einer einzelnen Aminosäure der aktiven Stelle (Ala215 in ROCK und Thr183 in PKA) die relative Selektivität dieser Verbindungen bestimmen. Hydroxyfasudil, ein Metabolit von Fasudil, könnte über eine umgekehrte Bindungsorientierung selektiv für ROCK gegenüber PKA sein.