細胞内薬物ターゲティングによる局所キナーゼ作用の解明

Subcellular drug targeting illuminates local kinase action.

• Paula J Bucko
• Chloe K Lombard
• Lindsay Rathbun
• Irvin Garcia
• Akansha Bhat
• Linda Wordeman
• F Donelson Smith
• Dustin J Maly
• Heidi Hehnly
• John D Scott

抄録

シグナル伝達酵素が細胞内の微小環境下でどのように機能するかを解明することは、生物学的プロセスを理解する上で重要なことです。A-キナーゼアンカータンパク質（AKAP）は、細胞内のキナーゼの作用範囲を制限している。我々は、AKAPターゲティングの概念を利用して、キナーゼ阻害剤の作用を細胞内の異なる場所で抑制する、遺伝学的にコード化されたプラットフォームを構築した。化学遺伝学、超解像顕微鏡、ライブセルイメージングを用いて、Polo-like kinase 1 (Plk1)とAurora A (AurA)の阻害剤をセントロソームに送達すると、キナーゼ活性が低下し、紡錘体欠損が生じ、有糸分裂が延長することを発見した。ゼブラフィッシュ胚におけるPlk1の標的的阻害は、中心体のPlk1が有糸分裂の紡錘体組み立てをどのように支配しているかを示している。AurAのキネトコア関連プールを阻害すると、微小管キネトコア成分のリン酸化がブロックされる。この汎用性の高い精密薬理学ツールは、局所キナーゼ生物学の研究を強化する。

Deciphering how signaling enzymes operate within discrete microenvironments is fundamental to understanding biological processes. A-kinase anchoring proteins (AKAPs) restrict the range of action of protein kinases within intracellular compartments. We exploited the AKAP targeting concept to create genetically encoded platforms that restrain kinase inhibitor drugs at distinct subcellular locations. cal inase nhibition () allows us to ascribe organelle-specific functions to broad specificity kinases. Using chemical genetics, super resolution microscopy, and live-cell imaging we discover that centrosomal delivery of Polo-like kinase 1 (Plk1) and Aurora A (AurA) inhibitors attenuates kinase activity, produces spindle defects, and prolongs mitosis. Targeted inhibition of Plk1 in zebrafish embryos illustrates how centrosomal Plk1 underlies mitotic spindle assembly. Inhibition of kinetochore-associated pools of AurA blocks phosphorylation of microtubule-kinetochore components. This versatile precision pharmacology tool enhances investigation of local kinase biology.

© 2019, Bucko et al.