Molecular Mechanism of Regulation of the Protein Kinase C-related Kinase 2 (PRK2)

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Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist, den molekularen Mechanismus der Interaktion zwischen der Proteinkinase PRK2 und der aktivierenden Proteinkinase PDK1 sowie die Regulation dieser Interaktion aufzuklären. In den letzten Jahren haben wir den Mechanismus der Regulation verschiedener AGC-Kinasen durch Interaktion mit der aktivierenden Kinase PDK1 entdeckt und biochemisch charakterisiert. Die für diese Interaktion entscheidende Bindungsstelle in PDK1 wird „PIF Bindungstasche“ genannt. Kenntnisse über die molekularen Details der Interaktion von PDK1 mit Substraten sind jedoch nicht vorhanden. PRKs spielen eine wichtige Rolle beim Wachstum von Prostatakarzinomen (PRK1 und PKN3) und auch in der Mitose (PRK2). PRKs sind Substrate von PDK1 und die Interaktion mit der PIF-Bindungstasche in PDK1 ist Vorraussetzung für ihre Phosphorylierung. Die Regulation der Interaktion zwischen PRKs und PDK1 ist jedoch nicht bekannt. In unseren Vorarbeiten haben wir beobachtet, dass die „turn-motif/Zipper“-Phosphorylierung von PRK2, im Unterschied zu anderen AGC-Kinasen, die Interaktion mit PDK1 reguliert. Im Gegensatz zu gegenwärtigen Modellen der PRK-Regulation haben wir auch festgestellt, dass PRK2 intermolekular (in trans) autoinhibiert wird. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll der Mechanismus der Interaktion zwischen PRK2 und PDK1 näher charakterisiert werden. Weiter ist geplant die Oligomerisierung von PRK2 und deren Beteiligung am Aktivierungsmechanismus der Kinase zu charakterisieren, sowie die in vivo-Aktivität von PRK2-Mutanten zu untersuchen. Da PRK2 diejenige Proteinkinase zu sein scheint, die mit höchster Affinität mit PDK1 interagiert, werden wir basierend auf den oben genannten Untersuchungen PRK2-Protein exprimieren, aufreinigen und in Kristallisations- und Co-Kristallisationsstudien mit PDK1 einsetzen, um die molekularen Details der PRK2-Dimerisierung und Interaktion mit PDK1 zu ermitteln. Schließlich werden wir testen, ob die Isoformen PRK1 und PKN3 den gleichen grundlegenden Regulations-Mechanismus aufweisen, der durch die Untersuchungen mit PRK2 charakterisiert werden soll.