Haspinは、核および染色体関連のセリン/スレオニン（S/T）キナーゼであり、ヒストンH3のスレオニン3の有糸分裂におけるリン酸化を担当しています。Haspinは真核生物のタンパク質キナーゼ（ePK）フォールドに認識可能な類似点を持っていますが、その配列は非常に異なるため、その構造的組織は非常に興味深いものです。私たちは、人間のHaspinキナーゼドメインの2.15-Å結晶構造を報告します。HaspinのePKフォールドは、一連の挿入および欠失を含んでいます。この構造は、Haspinが他のほとんどのキナーゼの古典的な活性化スキームからどのように逃れるかを示しています。保存されたグルタミン酸を持つαCヘリックスは触媒に不可欠であり、キナーゼのリーフレット内で最終的な活性コンフォメーションを採用します。これは、キナーゼドメインの前にあるアルファヘリックス挿入と前例のないコンフォメーションの活性化断片の間に挟まれています。リン酸化残基のない活性化断片は、構造的に異常なαEFヘリックスの上に積み重なっています。折りたたまれたコアから顕著に突き出ており、基質結合に関連するいくつかの残基を含む広いプラットフォームを形成しています。全体として、Haspinキナーゼドメインの構造は、外部調節因子がない状態で基質認識とリン酸化に使用できる活性コンフォメーションを明らかにしています。

導入

Haspin（単相生殖細胞特異的核タンパク質キナーゼ）が、単相生殖細胞の細胞周期を停止させ、分化させる役割を果たす可能性があるセリン/スレオニンキナーゼであることが報告されています。さらに、Haspin mRNAは二倍体細胞株や組織で検出可能です。ここでは、酵母、植物、ショウジョウバエ、魚類、哺乳類を含むいくつかの主要な真核生物においてHaspin様タンパク質が同定され、C. elegansの拡張グループが存在します。Haspin様タンパク質は、完了したが異なる真核生物タンパク質キナーゼドメイン配列を持っています。お互いおよび他の真核生物タンパク質キナーゼに明らかに関連しているにもかかわらず、Haspin関連タンパク質は、既知のキナーゼでほぼ不変の残基のサブセットの保存が欠けており、独自の挿入領域を持っています。実際、系統解析は、Haspin様タンパク質が以前に定義されたものとは異なる新しい真核生物タンパク質キナーゼのファミリーを形成することを示しています。モデル生物における関連タンパク質の同定は、それらの機能特性に関するいくつかの初期の洞察を提供し、哺乳類細胞におけるHaspinタンパク質の機能を決定するための新しい実験的アプローチを提供します。ヒトゲノムにはいくつかの非典型的なキナーゼがあります。非典型的なキナーゼはePKファミリーにホモログであり、したがって二葉ePKフォールディングを採用する可能性がありますが、少なくとも1つの保存された触媒残基が欠けているため、酵素として不活性であるか、またはその活性化メカニズムが典型的なキナーゼとは非常に異なる可能性があります。Haspin/Gsg2（単相細胞特異的核タンパク質キナーゼ/生殖細胞特異的遺伝子2）は、ePKプロファイルに弱い類似性を持つ非典型的なキナーゼです。Haspinファミリーキナーゼは、類似のドメイン構造を持っています。キナーゼドメインは、低複雑性の分子のC末端部分を占め、部分的に折りたたまれたN末端領域を持つ可能性があり、ファミリー内の配列同一性を低下させています。Haspinは、染色体関連の核タンパク質であり、ミトコンドリア内でヒストンH3（P-Thr-3H3）のスレオニン3を優先的にリン酸化します。最近、この修飾は、有糸分裂過程の重要な調節因子であるAurora Bキナーゼの活性化に関連付けられていますが、以前の研究ではHaspinとAurora B活性との間に説得力のある関係を確立することができませんでした。Haspinの有糸分裂効果と一致して、RNAiノックアウトは細胞の凝集、染色体の凝集および整列の問題、転移を引き起こします。

結論

Haspinの非典型的なキナーゼドメインの構造は、前例のない活性化メカニズムを明らかにしています。活性化されたリングリン酸化がない場合でも、広範な疎水性相互作用がαCヘリックスと活性化部分の触媒に適合したコンフォメーションを与え、Haspinが構成的に活性なキナーゼであることを示唆しています。少なくとも4つの重要な自己リン酸化部位を除去した後、Haspinは活性であり、したがってリン酸化によって調節される可能性は低いです。Haspinのアミノ末端領域（1-450）は低複雑性の配列であり、安定した球状ドメインに折りたたまれる可能性は低いです。Haspin N末端ドメインの特定の配列は、最近Bub1という別の非典型的なキナーゼに対して説明された方法に類似して、キナーゼドメインの基質へのアクセスを調節する可能性があります。

参考文献：

1. Villa, F; et al. Crystal structure of the catalytic domain of Haspin, an atypical kinase implicated in chromatin organization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2009, 106(48):20204-20209.