CSK

Introduction

La protéine qui va être référencée comme la kinase spécifique pour la partie C-terminale de la kinase SRC va être baptisée «  C-terminal Src Kinase » et prendra plus précisément en référence à son poids moléculaire le terme de « p50csk ». Un des premiers articles rapportant ses propriétés est consultable sur le lien indiqué.

Une telle protéine a été isolée et purifiée à partie d’un cerveau de rat avant sa naissance et prendra par la suite le nom de CSK

La Kinase CSK

En fait les découvertes successives vont permettre d’établir que cette kinase CSK de même qu’une autre kinase apparentée et très homologue baptisée CHK (= CSK-Homologous Kinase, découverte plus récemment tout comme d’autres protéines de la même famille référencées avant comme MATK (=Megakaryocyte-Associated Tyrosine Kinase, et portant des appellations comme Hyl, Ntk, Ctk, Batk, ou  Lsk) sont en fait toutes des types d’inhibiteurs endogènes de l’activité des kinases oncogéniques de la super famille des SRC (les SFKs = Src-Family Kinases).
Séquences de la  kinaseCSKUn tableau résume les données de séquence sur la kinase spécifique dénommée CSK et le lien pour obtenir plus de détails est le suivant : P41240 Cette kinase fait donc partie, du fait de sa structure, de la super famille des kinases spécifiques pour les résidus Tyrosines et se trouve parfois dans les zones membranaires riches en lipides (Lipid Rafts).

Un portrait-robot permet de visualiser l’organisation séquentielle de divers domaines comme cela est présenté ci-dessous. On pourra donc repérer sur cette séquence :

  • Portrait robot de la Kinase CSK1 domaine dit protéine kinase ou SH1.
  • 1 domaine SH2.
  • 1 domaine SH3.

Des informations complémentaires peuvent être consultées sur le site suivant (Atlas CSK)

Comme chez chaque membre de cette famille de kinases, les processus de phosphorylation sont importants. On va progressivement déterminer les cibles qui sont des Tyrosines. La première constatation est l’absence de l’environnement conventionnel trouvé autour d’une Tyrosine susceptible d’être le site d’une autophosphorylation. Mais dans des conditions particulières il apparait que les Tyrosines 184 et 304 peuvent être phosphorylées. On découvrit que la Tyrosine 304 était indispensable à la bonne conformation de cette kinase mais également qu’en cas de forte concentration (anormale)  de la kinase elle-même ce résidu serait susceptible d’être phosphorylé par un processus d’autophosphorylation.

CSK active et inhibéeQuant à la phosphorylation sur la Serine (S364),  il s’agit là d’une cible dont la kinase responsable a été identifiée comme la kinase dite PKA.. L’ensemble des changements de conformations qui vont induire le passage d’une forme inactive de la kinase CSK vers la kinase active sont disponible en détails dans la revue indiquée. Un schéma simplifié résume ces changements de conformations comme illustré ci-contre.

Homodimérisation de kinase CSKNotons par ailleurs que cette kinase CSK serait également capable avec une autre kinase CSK de même type de former un homo dimère par association de leurs domaines SH3. Comme le domaine SH3 possède des résidus Tyrosine dont la phosphorylation joue un rôle important pour certaines fonctions de la Kinase CSK il est fait le constat suivant. Si la kinase CSK forme des homo dimères par des interactions médiées avec leurs domaines SH3 respectivement, cela d’une manière qui enterre la surface de la reconnaissance pour d’autres potentiels ligands avec ce domaine SH3 , il apparait alors que la formation de ce dimère serait donc capable de bloquer le recrutement des tyrosine phosphatases et pourrait avoir d’importantes implications pour la régulation de l’activité de la kinase Src. Une illustration présentée ci-contre montre le type d’arrangement dimérique de 2 kinases CSK.

Conformations de la CSKPuis divers travaux indiquent qu’il y a possibilité pour une réorganisation spécifique de la conformation de la kinase CSK selon la présence ou l’absence d’un Nucléotide. La Kinase seule possède une structure relativement compacte. En présence d’un analogue de l’ ATP, non hydrolysable, l’ AMP-PNP, on trouve une extension de cette conformation qui devient encore plus relâchée en présence d’ADP. Ces informations  impliquent de nouveaux modes de fonctionnement  de la  kinase dans la régulation cellulaire. Les diverses conformation sont illustrées dans le schéma ci-contre avec plus de détails dans l’article en référence.

En 2013,  comme cela est inclus maintenant dans le portrait-robot présenté en début de la présentation de la Kinase CSK, on parle maintenant à part entière d’un site ULBR (Unique Lipid Binding Region) situé dans la zone des résidus 60 à 75 correspondant alors à une nouvelle portion de séquence  dénommée domaine SH4 qui serait la cible préférentielle pour une association avec des lipides ce qui suggère un nouveau mécanisme de régulation. Puis sur la fin de l’année 2013 il est découvert un agencement légèrement différent pour le domaine SH2 ce qui entraîne l’identification d’un nouveau mode d’interaction associé à des micro-domaines riches en glycosphingolipides. Ensuite il va être mieux déterminé que ce domaine SH2 possède une boucle distale qui confère une  souplesse plus grande et donne naissance à un module plus dynamique avec un impact sur l’activité de la partie C-terminale  de la kinase (CSK).

Les partenaires de la kinase CSK

Partenaires de la Kinase CSKLa kinase CSK est requise pour des phosphorylations sur de nombreuses cibles dont la liste présentée ci-dessous résulte de l’avancée des recherches sur ce sujet ainsi on compte parmi ses cibles : La protéine p56lck sur son résidu Tyr-505. Les bases structurales de sa reconnaissance sont décrites en détails dans l’article en référence. La protéine SIT1 = (SHP2-Interacting Transmembrane adaptor protein 1). La protéine PAG1 =(Phosphoprotein Associated with Glycosphingolipid-enriched microdomains). La protéine LIME1 =(Lck-Interacting MoleculE). La protéine TGFB1/1 = (Transforming Growth Factor, Beta 1). La protéine SRCIN1 = (également répertoriée comme p140 Cas-associated protein =p140CAP). La protéine RhoH = (Hematopoietic-specific RhoGTPase). La protéine SCIMP = (SLP65/SLP76, Csk-Interacting  Membrane Protein) un nouvel adaptateur transmembranaire. La protéine FYN = une protéine de la famille des SRC qui fut isolée de fibroblastes humain. La protéine CBP =(Csk-Binding Protein). La protéine LCK = une protéine classifiée comme « non-receptor tyrosine kinase » qui est cruciale pour le récepteur des cellules T (=T-cell receptor, TCR). La Paxilline dans la zone des plaques d’adhésion focale dans le processus d’une adhérence cellulaire à la matrice extracellulaire. La Protéine tyrosine phosphatase « PEP » dans les cellules T et autres cellules  hématopoïétique. La Protéine-tyrosine phosphatase « PTP-PEST » dans des cellules hématopoïétiques et non-hématopoïétiques Une autre revue permet de définir les paramètres requis pour qu’une protéine soit un substrat pour la kinase CHK, la Kinase Homologue de CSK.   La comparaison des centres actifs de ces 2 protéines homologues est également disponible sur le site indiqué. La phosphorylation récemment découverte de la protéine SIRT2

Une illustration, présentée ci-contre, permet de schématiser l’éventail des principales cibles connues autour de la Kinase CSK. (Liste qui augmente progressivement avec les nouvelles découvertes)

Rôle de la kinase CSK

La kinase CSK est requise pour la phosphorylation différentielle de nombreuses cibles et les travaux  sur C. elegans comme modèle d’étude le prouvent. Il a été enregistré ainsi un rôle majeur de cette protéine CSK sur l’organisation des muscles du pharynx. Si cette kinase augmente bien l’activité d’une autre kinase dite  AKT, elle régule négativement les facteurs de croissance nerveuse NGF et orchestre la développement neuronal. Au niveau de la kinase SRC il faudra d’une part pour maintenir l’état auto-inhibé l’action d’une phosphorylation en position  C-terminale sur la Tyrosine 530. C’est grâce à la kinase spécifique des SRC que cela va être réalisé.

La kinase SRC joue un rôle important dans la croissance cellulaire, dans le processus de différentiation, dans la migration et la réponse immunitaire. Elle va surtout favoriser par son action phosphorylante une stimulation de la forme inactive des kinases de la super famille dite SFK, en agissant au niveau de la Tyrosine C-terminales de ces kinases ce qui provoque une conformation inhibée.

Complexe entre CSK et SRCCette kinase SRC sera recrutée à la membrane via une protéine trans membranaire ou une protéine dite adaptatrice. Elle pourra supprimer l’action de différents récepteurs membranaires comme le récepteur dit « T-cell receptor =TCR » ou le récepteur dit « B-cell receptor ». Mais le rôle majeur de la kinase CSK est en fait un rôle de régulateur des kinases de la famille SRC. On pourra ainsi consulter en détails les surfaces de contact entre ces 2 entités SRC et CSK dans l’article en référence dont une image schématisant une telle interaction est présentée ci-dessous.

  • Cascade de signalisation impliquant la CSKEn résumé si la kinase CSK se trouve bien impliquée dans de multiples étapes de phosphorylation sur différentes cibles, dans le cas de la cascade de signalisations qui implique au niveau du muscle la voie IGF1/PI3K/AKT/PDK1 il y a nécessité à ce que préalablement soit réalisée la phosphorylation de la kinase CSK sur la kinase SRC comme cela est illustré dans le schéma récapitulatif présenté ci-dessous.

On notera par ailleurs,  une implication de la Kinase CSK dans la régénération et la transformation des muscles intestinaux.

Récentes représentations de la CSKEn 2015 une image précise de l’allure tridimensionnelle de la Kinase CSK est disponible et cette structure présentée ci-contre montre l’évolution de nos connaissances sur cette kinase. On trouve de plus dans cette revue un bilan sur le possible mécanisme d’action de la Kinase CSK ainsi que de nombreux détails sur les possibles inhibitions par diverses petites molécules. On y réfère également une liste de ces petites molécules inhibitrices mais également en détails l’organisation de la zone de la kinase susceptible de recevoir le nucléotide et en particulier la boucle riche en résidus glycine qui est constituée par la séquence consensus GxGxxG ici dans la séquence de la Kinase CSK humaine (aa 202 à 207 = GKGEFG) constituant l’une des portions de la protéine la plus mobile et formant une boucle colorée en rouge. On trouve sur l’illustration ci-contre un diagramme sur les conformations active et inactive de la Kinase CSK selon les nouvelles données disponibles ainsi que la distribution et l’identification des boucles qui jouent un rôle important dans l’organisation de cette protéine (C.A.D., boucle de l’hélice Alpha C, boucle riche en glycines, boucle d’activation et boucle catalytique, que l’on retrouve dans cette famille de kinases).

Pathologies et la kinase CSK

Comme attendu du fait du grand nombre de voies de signalisations qui implique les kinases de la famille des SRC, le rôle de régulation de la kinase CSK l’implique de facto dans le contrôle possible des métastases et le développement des cancers. De plus une sur-expression de la kinase CSK va avoir des effets sur la production de différents médiateurs chimiques et autres produits au sein de la cellule (voir détails dans l’article indiqué)

En conséquence, si le complexe SRC et CSK est bien établi et plusieurs pistes thérapeutiques dans le domaine des cancers semblent cibler le contrôle des tyrosines kinases (=TK). Par ailleurs, récemment on rapporte que la kinase CSK dans des microvésicules sériques enrichis sont générés au niveau des cellules plasmatiques malignes .Au cours de l’invasion de cardiomyocytes par le Trypanosoma cruzi un travail rapporte la présence de FAK et de Src La Cavéoline-1 module homéostasie cardiaque  et en régulant  la kinase CSK elle permet de lutter contre l’arythmie. En corrélation avec les travaux cités plus haut, le rôle de l’activité de la kinase CSK dans la régulation de la migration des cellules de cancer de l’estomac est abordé dans le travail en référence et cela fait jouer la relation avec la Cavéoline-1. La sphingosine-1-phosphate associée à l’expression de la COX-2 et de la  PGE2 / IL-6 via la sécrétion de la kinase CSK et l’activation de AP-1 sou son action.
La phosphorylation de la Kindline 2 au niveau d’une tyrosine suite à l’interaction avec la kinase CSK semble servir  de commutateur réglable pour permettre aux Intégrines de se positionner correctement à la surface de la membrane de la cellule. La surexpression de la Kinase CSK conduit à une croissance cellulaire diminuée, avec une invasion et une migration des cellules de carcinome dans l’évolution d’une pathologie touchant l’œsophage. Il existe un rôle essentiel de la famille kinase de type SRC dans le recrutement au niveau de la  moelle osseuse de SDF-1/ CXCR4 associé aux cellules progénitrices impliquées dans une  cardiopathie ischémique.

Un bilan fait également état de l’implication des kinases de type CSK comme marqueur et/ou acteur de l’évolution agressive du cancer de la prostate.

Nouvelles avancées depuis 2014

La phosphorylation par la kinase  SRC du récepteur Bêta de l’hormone thyroïdienne au niveau de sa tyrosine (Y406 ) lui confère une activité en tant que  suppresseur de tumeur.

Dans ce travail il est indiqué que la mutation spécifiques de la Kinase SRC (Glutamine = Lysine,  E527K) induit une résistance  dans les modèles d’adénocarcinome gastrique chez l’homme.
Les effets électrostatiques dans le repliement du domaine SH3 de la tyrosine kinase c-SRC est révélée comme ayant une dépendance du pH  (Voir article en référence avec de nombreuses illustration sur les conformations spatiales des diverses zones impliquées de la Kinase).

En 2015, un nouveau travail confirme que la  protéine TGFβ1 active rapidement la kinase SRC  via un mécanisme de signalisation impliquant un processus d’oxydoréduction bien spécifique. Un réseau allostérique couplé dynamiquement sous-tend un processus de coopérativité qui implique une liaison avec la kinase SRC. Ce travail est largement illustré. L ‘ Aflatoxine B1 induit la phosphorylation de la kinase SRC et stimule la  migration des cellules cancéreuses au niveau des tumeurs du poumon.

Principe de l'activation et du regroupement des c-SRC à la membrane des plaquettesDans les plaquettes le domaine SH3 de la kinase c-SRC réalise une association avec la partie C-terminale de la chaine Bêta3 de l’ Intégrine pour conforter son association à la membrane. Les Intégrines alpha11a Bêta3 sont ainsi susceptible de provoquer à la fois le processus d’activation des kinases c-SRC mais également de favoriser leur regroupement dans des zones restreintes.

 

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur La Kinase CSK il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)      Chaque isoforme de CSK avec son lot de références historiques.

B)      Les principales maladies actuellement connues qui résultent d’une mutation ou d’un défaut dans la protéine considérée (avec des références associées).

  • Protéine : CYTOPLASMIC TYROSINE KINASE; CSK
  • Pathologies associées : Cependant  aucune corrélation avec une pathologie à ce jour.