กระบวนการเติมหมู ฟอสเฟตแก...

ว.วิทย. มข. 47(1) 1-14 (2562) KKU Sci. J. 47(1) 1-14 (2019)

กระบวนการเติมหมูฟอสเฟตแกโปรตีนและโรคที่เก่ียวของProtein Phosphorylation in Human Health and Diseases

พงศกร ถาวรพันธ1 สุภิญญา ธนาพงษภิชาติ2 และ หาญศึก บุญเชิด2,*

1ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพโมเลกุลและชีวสารสนเทศ คณะวิทยาศาสตร มหาวทิยาลัยสงขลานครินทร จังหวัดสงขลา 901102คณะเทคนิคการแพทย มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร จังหวัดสงขลา 90110

*Corresponding Author, Email: [email protected]

Received: 7 January 2018 Revised: 26 October 2018 Accepted: 22 January 2019

บทคัดยอการเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนเปนหน่ึงในปฏิกิริยาเคมีท่ีมีความสําคัญในการควบคุมกิจกรรมภายในเซลล เมื่อโปรตีนถูก

เติมหรือดึงหมูฟอสเฟตจะสงผลใหเกิดการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนในเชิงโครงสรางและหนาท่ี ในปจจุบันพบวากลไกทางชีววิทยาหลายชนิดถูกควบคุมดวยหมูฟอสเฟต เชน การแบงตัวของเซลล การพัฒนาเพ่ือทําหนาท่ีเฉพาะของเซลล และการตายของเซลล เปนตน ดวยความสําคัญของหมูฟอสเฟตท่ีมีตอกลไกเหลาน้ี เซลลจึงตองควบคุมสมดุลระหวางการเติมหมูฟอสเฟตใหโปรตีนและการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีนใหอยูในระดับท่ีเหมาะสม หากสมดุลดังกลาวถูกรบกวนอาจเปนสาเหตุใหเกิดโรคหรือความผิดปกติได เชนโรคเบาหวาน โรคพารกินสัน โรคอัลไซเมอร และโรคมะเร็ง บทความฉบับน้ีไดสรุปองคความรูท่ีเก่ียวของกับกระบวนการเติมหมูฟอสเฟต โรคท่ีเก่ียวของกับความผิดปกติของการเติมหมูฟอสเฟต รวมถึงการประยุกตใชองคความรูท่ีเก่ียวของกับวิถีการสงสัญญาณและกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตในการออกแบบยาแบบมุงเปา

ABSTRACTProtein phosphorylation-dephosphorylation is the common post-translational modifications that regulate

the structures and functions of cellular proteins involved in diverse biological processes ranging from control ofcellular fate to regulation of metabolism. Owing to its significant roles, the cell needs to tightly modulate thephosphorylation-dephosphorylation to sustain cellular integrity. Disruption or dysregulation of thephosphorylation-dephosphorylation could lead to diseases such as diabetes mellitus, Parkinsonism, Alzheimer’sdisease and cancer. The review in this issue focuses on the significant role of protein phosphorylation-dephosphorylation and signaling mechanisms involved in the processes. This issue also provides the informationof phosphorylation-related diseases, highlighting the application of phosphorylation in development of targetedtherapy.

คําสําคัญ: การเติมหมูฟอสเฟต การสงสัญญาณภายในเซลล เอนไซมไคเนส เอนไซมฟอสฟาเทสKeywords: phosphorylation, cell signaling, kinase, phosphatase

2 KKU Science Journal Volume 47 Number 1 Review

บทนําการสงสัญญาณของเซลล (cell signaling) มี

ความสําคัญตอการทํางานในระดับโมเลกุลของเซลลสิ่งมีชีวิต เมื่อมีสัญญาณจากภายนอกเซลล (extracellular stimuli) มากระตุนตัวรับสัญญาณท่ีแทรกตัวในเยื่อหุมเซลล สัญญาณเหลาน้ันจะถูกถายทอดตอไปเปนลําดับโดยมีตัวถายทอดสัญญาณคือ โปรตีนท่ีทํางานประสานกันเปนระบบเครือขายซับซอน(Jordan et al., 2000) การตอบสนองของเซลลจะแตกตางกันออกไปตามคําสั่งจากสัญญาณท่ีเซลลไดรับ เชน การแบงตัว การเพ่ิมจํานวน การพัฒนาไปทําหนาท่ีเฉพาะและการตายของเซลลเปนตน (Van Hoof et al., 2009; Niemi and MacKeigan,2013; Manuse et al., 2016) จะเห็นไดวาการสงสัญญาณมีบทบาทสําคัญตอการดํารงชีวิตของเซลล เปนอยางยิ่ง การตอบสนองตอสัญญาณท่ีผิดพลาดอาจสงผลรายตอการทํางานของเซลลและกอใหเกิดภาวะความผิดปกติหรือโรคได

ในกระบวนการการสงสัญญาณ โปรตีนจะถูกดัดแปลงดวยปฏิกิริยาเคมีโดยการเติมหรือกําจัดหมูฟงกช่ันจําเพาะท่ีกรดอะมิโนในโปรตีน สงผลใหโครงสรางและ/หรือหนาท่ีของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไป ในปจจุบันพบวามีปฏิกิริยาเคมีท่ีสามารถควบคุมการทํางานของโปรตีนมากกวา 300 รูปแบบ (Liddy etal., 2013) เชน การเติมนํ้าตาล (glycosylation) การเติมโปรตีนยูบิ ค วิ ติน (ubiquitination) กระบวนการ เติ มกรด ไขมั น(lipidation) และการเติมหมูฟอสเฟต (phosphorylation)(Chuh et al., 2016) โดยในบทความน้ีจะกลาวถึงเฉพาะการเติมหมูฟอสเฟตแกโปรตีน (protein phosphorylation) ซึ่งเปนการดัดแปลงโปรตีนท่ีพบไดบอยท่ีสุดในเซลล (Khoury et al., 2011)จากการศึกษากอนหนาน้ี พบวาการเติมหมูฟอสเฟตแกโปรตีนมีสวนเก่ียวของกับกระบวนการทางชีวเคมีท่ีสําคัญภายในเซลลไดแก กระบวนการเมทาบอลิซึม (Humphrey et al., 2015)การเจริญของเซลล (Guo et al., 2016) การแบงเซลล (Rhindand Russell, 2012) การพัฒนาของเซลลเพ่ือทําหนาท่ีเฉพาะ(Van Hoof et al., 2009) การเคลื่อนท่ีของเซลล (Eiseler et al., 2010) การเคลื่อนท่ีของออรแกเนลลภายในเซลล (Karlssonet al., 2000) การหดตัวของกลามเน้ือ (Davis et al., 2002)การตอบสนองของระบบภูมิคุมกัน (Muralidharan andMandrekar, 2013) การทํางานของระบบประสาทท่ีเก่ียวของกับการเรียนรูและความจํา (Giese and Mizuno, 2013) การ

ควบคุมการถอดรหัสของดีเอ็นเอ (transcription) (Karin andHunter, 1995) การขนสงสารภายในเซลล (phosphorylation-directed trafficking) (Offringa and Huang, 2013) การกลืนกินตัวเองของเซลล (autophagy) (McEwan and Dikic, 2011)ในชวงเวลาหน่ึง ๆ ประมาณ 30% ของโปรตีนในเซลลของมนุษยถูกดัดแปลงดวยวิธีน้ี (Cohen, 2002)

เอนไซมท่ีใชในการเติมหมูฟอสเฟตบนโปรตีนกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตถูกเรงปฏิ กิริยาโดย

เอนไซมกลุมไคเนส (kinases) ซึ่งจะนํา γ-phosphate จาก ATPไปตอกับกรดอะมิโนบางตัวของโปรตีน (รูปท่ี 1) จากการศึกษาพบวาประมาณ 1.7-2% ของยีนในมนุษยสามารถแสดงออกเปนเอนไซมไคเนสประมาณ 2000 ชนิด (Subramani et al., 2013)เรียกชุดของยีนท่ีแสดงออกเปนเอนไซมไคเนสท้ังหมดในสิ่งมีชีวิตวา “kinome” กรดอะมิโนท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟตท่ีพบไดบอยไดแก ซีรีน ทรีโอนีน และไทโรซีน (Silvestroni et al., 2009)นอกจาก น้ียั งพบไดบนกรดอะมิ โน อ่ืน ๆ เชน ซิส เท อีน(Buchowiecka, 2014) ฮีสทิดีน (Puttick et al., 2008) ไลซีน(Wang et al., 2016) อารจินีน (Suskiewicz and Clausen,2016) และกรดแอสปารติก (Lapek et al., 2015) เปนตนก ร ด อ ะ มิ โ น ท่ี ถู ก เ ติ ม ห มู ฟ อ ส เ ฟ ต ไ ด ถู ก เ รี ย ก ว า“phosphoacceptor” เอนไซมไคเนสสามารถแบงไดเปน 2ประเภทโดยอาศัยชนิดของกรดอะมิโนท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟตเปนเกณฑ เอนไซมไคเนสท่ีสามารถเติมหมูฟอสเฟตบนกรดอะมิโน-ซีรีนและกรดอะมิโนทรีโอนีนจะถูกเรียกวา “Serine/Threoninekinase (Ser/Thr kinase)” สวนเอนไซมไคเนสท่ีเติมหมูฟอสเฟตใหกับกรดอะมิโนไทโรซีน เรียกวา “tyrosine kinase (Tyrkinase)” หากมีการกลายพันธุเกิดข้ึนกับเอนไซมเหลาน้ีจะทําใหเกิดการตอบสนองได 2 ทิศทาง คือ เอนไซมทํางานไดลดลง(lost-of-function) หรือเอนไซมทํางานไดมากกวาปกติ (gain-of-function) กลุมอาการในทางคลินิกท่ีเกิดจากความผิดปกติของเอนไซมไคเนส เรียกวา “kinasopathy” (Barouch-Bentovand Sauer, 2011) การกลายพันธุของเอนไซมไคเนสท้ัง 2ประเภทกอใหเกิดโรคไดหลายระบบ เชน โรคทางระบบประสาทโรคกลามเน้ือ โรคหัวใจและหลอดเลือด โรคทางภูมิคุมกัน ความผิดปกติของระบบตอมไรทอและกระบวนการเผาผลาญ (Lahiryet al., 2010) เปนตน ขอมูลเก่ียวกับความสัมพันธระหวาง

บทความ วารสารวิทยาศาสตร มข. ปท่ี 47 เลมท่ี 1 3

โครงสราง หนา ท่ี และบริ เวณท่ีพบการกลายพันธุ ไดบอย(mutational hotspot) ของเอนไซมไคเนสไดรับความสนใจเปนอยางมากในอุตสาหกรรมการผลิตยา เน่ืองจากสามารถใชเปนขอมูลพ้ืนฐานในการการออกแบบยาแบบมุงเปา (target-baseddrug design) เพ่ือรักษาโรคท่ีมีการเติมหมูฟอสเฟตท่ีผิดปกติ(Lahiry et al., 2010; Yap et al., 2013) ขอมูลเก่ียวของกับโครงสรางหนาท่ีของเอนไซมไคเนส และเครื่องมือท่ีใชในการ

ทํานายตําแหนงท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟตโดยเอนไซมไคเนสไดถูกรวบรวมและจัดเก็บไวในฐานขอมูลมากมายเพ่ือใหงายตอการศึกษา (Trost and Kusalik, 2011) ขอดีของฐานขอมูลเหลาน้ี คือ ผูใชงานสามารถเขาถึงฐานขอมูลผานอินเตอรเน็ตโดยไมเสียคาใชจาย ในบทความฉบับน้ีไดรวบรวมฐานขอมูลท่ีเก่ียวของกับการศึกษาการกลายพันธุของเอนไซมไคเนส แสดงไวในตารางท่ี 1

ตารางท่ี 1 รายการฐานขอมูลท่ีเก่ียวของกับเอนไซมไคเนสและการกลายพันธุท่ีเก่ียวของลําดับที่ ฐานขอมูล คําอธิบาย URL

1 Kinase Sequence Database รวบรวม sequence ที่เกี่ยวของกับ kinaseโดยใช homology บริเวณ catalytic region

http://kinase.ucsf.edu/ksd

2 Kinase.com สําหรับศึกษาหนาที่ ความหลากหลายและวิวัฒนาการของ kinase

http://kinase.com/

3 Protein Kinase Resource รวบรวมขอมูลที่เกีย่วของกับโครงสราง และโรคตางๆที่เกี่ยวของ ฐานขอมูลนี้เหมาะสําหรับนักวิจยัเกี่ยวกับ protein kinase และcomputational biologist

http://www0.nih.go.jp/mirror/Kinases/

4 Kinweb รวบรวม functional domain ที่สําคัญของเอนไซม kinase

http://www.itb.cnr.it/kinweb/

5 The Cancer Genome Atlas รวบรวมขอมูลเกี่ยวกับโรคมะเร็งซ่ึงมีขอมูลเกี่ยวกับความผิดปกติที่เกิดจาก kinase

https://cancergenome.nih.gov/

6 Homokinase รวบรวมขอมูลในทางชีววิทยาเกี่ยวกับเอนไซมไคเนสในมนุษย

http://www.biomining-bu.in/homokinase/

เอนไซมท่ีใชในการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีนกระบวนการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีนอาศัย

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสโดยมีเอนไซมกลุมฟอสฟาเทสเปนตัวเรงปฏิกิริยา (รูปท่ี 1) เอนไซมชนิดน้ีจะนําโมเลกุลของนํ้ามาใชในการตัด phosphoric acid monoester เพ่ือใหไดผลิตภัณฑเปนฟอสเฟตไอออนและแอลกอฮอล เอนไซมฟอสฟาเทสเปนเอนไซมท่ีสําคัญในการควบคุมปฏิกิริยาทางชีววิทยาเชนเดียวกับเอนไซมไคเนส ในการควบคุมกระบวนการจําลองดีเอ็นเอ การสงสัญญาณในเซลลประสาท การหดตัวของกลามเน้ือ การสังเคราะหโปรตีนและกระบวนการเมทาบอลิซึมจะมีเอนไซมฟอสฟาเทสท่ีเก่ียวของ2 ชนิด คือ โปรตีนฟอสฟาเทส1 (phosphoprotein phos-phatase 1; PP1) และ โปรตีนฟอสฟาเทส 2 (protein phos-phatase 2A; PP2A) (Aggen et al., 2000; Jiang, 2006)การศึกษาหนาท่ีของ PP2A ในระบบประสาทแสดงใหเห็นวาPP2A มีบทบาทในการควบคุมการทํางานของโปรตีนเทา (tauprotein) ซึ่งเปนโปรตีนท่ีควบคุมเสถียรภาพของไมโครทูบูลใน

ระบบประสาท (Braithwaite et al., 2012) สวนโปรตีนฟอสฟา-เทส 2B (protein phosphatase 2B; PP2B) จะทํางานเก่ียวของกับการสงสัญญาณประสาทและการควบคุมการตายของเซลล(Hayashi et al., 2009) การทํางานของโปรตีนชนิดน้ีจะตองอาศัยแคลเซียมและโปรตีนแคลโมดูลิน (calmodulin) ทําใหPP2B ถูกเรียกอีกช่ือหน่ึงวา แคลซินิวริน (calcineurin)(Bandyopadhyay et al., 2002) นอกจากน้ี PP2B ยังเปนโปรตีนเปาหมายในการพัฒนายากดภูมิคุมกันหลายชนิด เชนFK506 และ cyclosporin A เ น่ืองจากเอนไซมชนิดน้ีมีความสําคัญในการเพ่ิมจํานวนของ T-cell lymphocyte ดวยเชนกัน (Bueno et al., 2002)

จากท่ีกลาวมาขางตนจะเห็นไดวากระบวนการเติมหมูฟอสเฟตและการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีนมีบทบาทท่ีสําคัญตอกลไกทางชีววิทยา เซลลจึงตองควบคุมกระบวนการดังกลาวอยางเครงครัดโดยอาศัยเอนไซมกลุมไคเนสและฟอสฟาเทสเพ่ือปองกันไมใหเกิดการสงสัญญาณมากหรือนอยเกินไป ในปจจุบัน


พบวามีโรคหลายชนิดท่ีเก่ียวของกับความผิดปกติของการเติมและดึงหมูฟอสเฟต โดยในบทความฉบับน้ีไดยกตัวอยาง 4 โรค

สําคัญ ไดแก โรคเบาหวาน โรคอัลไซเมอร โรคพารกินสัน และโรคมะเร็ง ซึ่งจะกลาวถึงรายละเอียดของแตละโรคในหัวขอถัดไป

รูปท่ี 1 การควบคุมสมดุลของหมูฟอสเฟตบนโปรตีนโดยอาศัยเอนไซมกลุมไคเนส (kinases) และเอนไซมกลุมฟอสฟาเทส(phosphatases)

วิถีการสงสัญญาณท่ีสําคัญท่ีเกี่ยวของกับการเติมหมูฟอสเฟต

การตอบสนองหลังจากไดรับปจจัยกระตุนจากภายนอกเซลลกอใหเกิดการเปลี่ยนแปลงภายในเซลลท่ีแตกตางกันไปดังน้ันเซลลจึงใชกลุมโปรตีนตางชนิดกันเพ่ือทําใหเกิดการตอบสนองในรูปแบบท่ีจําเพาะ โดยโปรตีนเหลาน้ีจะมีการสงสัญญาณเปนทอด ๆ ตามลําดับ เรียกวา วิถีการสงสัญญาณ(signaling pathway) ในบทความฉบับน้ีจะกลาวถึงวิถีการสงสัญญาณท่ีสําคัญ 3 วิถี (รูปท่ี 2) ดังน้ีวิถี Ras/Raf/MEK/ERK

วิถี Ras/Raf/MEK/ERK มีความสําคัญตอกระบวนการแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลล ยับยั้งการตายของเซลล กระตุนtranscription factor ใหทํางาน รวมถึงควบคุมการแสดงออกของยีน (Steelman et al., 2004) กลไกการสงสัญญาณของวิถีน้ีเปนไปตามลําดับข้ันตอน เมื่อโปรตีนตัวรับไดรับสัญญาณจากภายนอกเซลลจะเกิดการกระตุนโปรตีน Ras จากน้ัน โปรตีน Rasจะไปกระตุนโปรตีน Raf โดยการเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนRaf สงผลใหโปรตีน Raf อยูในสภาวะถูกกระตุน จากน้ันโปรตีนRaf จะไปกระตุนโปรตีน MEK1/2 โดยการเติมหมูฟอสเฟต และในข้ันสุดทาย โปรตีน MEK1/2 ซึ่งอยูในสภาวะถูกกระตุนจะไปกระตุนโปรตีน ERK1/2 โดยการเติมหมูฟอสเฟต (McCubrey et

al., 2007) โปรตีน ERK1/2 น้ันทําหนาท่ีในการกระตุนใหเกิดการตอบสนองในระดับโมเลกุลของเปาหมาย เชน การกระตุนtranscription factor และการกระตุนการแสดงออกของยีน(Roskoski, 2012) จากการศึกษากอนหนาน้ีพบวา ความผิดปกติท่ี เ กิด ข้ึนกับวิ ถี Ras/Raf/MEK/ERK น้ี มีความสัม พันธ กับโรคมะเร็งบางชนิด และถูกใชเปนเปาหมายของการพัฒนายารักษามะเร็ง โดยรายละเอียดท่ีเก่ียวของจะถูกกลาวถึงตอไปในบทความน้ีวิถี PI3K/Akt/mTOR

การอยูรอดของเซลล การเพ่ิมจํานวนของเซลล และการสรางหลอดเลือดถูกควบคุมโดยวิถี PI3K/Akt/mTOR กลไกการสงสัญญาณของวิถีน้ีเริ่มตนเมื่อโปรตีนตัวรับไดรับสัญญาณจากปจจัยกระตุนตาง ๆ เชน epidermal growth factor (EGF)และ insulin-like growth factor (IGF) โปรตีนตัวรับจะไปกระตุน phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase(PI3K) เ พ่ือเติมหมูฟอสเฟตแก phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PI(4,5)P2) ซึ่ ง ไดผลิตภัณฑ คือ phospha-tidylinositol-3,4,5-triphosphate (PI(3,4,5)P3) สารชนิดน้ีจะไปกระตุนโปรตีน Akt สงผลใหโปรตีน Akt อยูในสภาวะถูกกระตุน จากน้ันโปรตีน Akt จะไปกระตุนโปรตีน mammaliantarget of rapamycin (mTOR) โดยการเติมหมูฟอสเฟต ใน


ข้ันตอนสุดทายโปรตีน mTOR จะสงสัญญาณไปยังตัวตอบสนอง2 ชนิดซึ่งทํางานเก่ียวของกับการควบคุมการแปลรหัสน่ันคือ 70-kDa ribosomal protein S6 kinase (p70S6K) และ 40Sribosomal protein S6 (40SrpS6) (Hemmings andRestuccia, 2012) ความผิดปกติท่ีเกิดข้ึนกับโปรตีนในวิถีPI3K/ Akt/mTOR มี ค ว ามสั ม พันธ กั บ โ ร ค บา งช นิ ด เ ช นโรคเบาหวาน และโรคมะเร็ง นอกจากน้ี การพัฒนายาบางชนิดอาศัยวิถี PI3K/Akt/mTOR เปนเปาหมายในการออกฤทธ์ิ โดยรายละเอียดท่ีเก่ียวของจะถูกกลาวถึงตอไปในบทความน้ีวิถี JAK/STAT

วิถี JAK/STAT ทําหนาท่ีควบคุมกระบวนการแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลล การเกิดมะเร็ง และการตายของเซลล(Thomas et al., 2015) วิถี JAK/STAT จะรับสัญญาณจากปจจัยกระตุนภายนอกเซลล เชน ไซโตไคน (cytokine) ชนิดตางๆ องคประกอบท่ีสําคัญของวิถีน้ีมี 3 สวน คือ โปรตีนตัวรับท่ีผิวเซลล เอนไซม JAK และโปรตีน STAT กลไกการสงสัญญาณของวิถี JAK/STAT เปนไปตามลําดับข้ันตอนดังน้ี เมื่อ ไซโตไคนภายนอกเซลลจับกับโปรตีนตัวรับท่ีแทรกตัวอยูบริเวณผิวเซลลเอนไซม JAK จะทําการเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนตัวรับจากน้ันโปรตีน STAT จะเขามาจับกับโปรตีนตัวรับท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟตแลว ในข้ันตอนสุดทาย โปรตีน STAT จะถูกเติมหมูฟอสเฟตแลวเคลื่อนท่ีจากไซโตพลาสซึมเขาสูนิวเคลียสเพ่ือกระตุนใหเกิดการถอดรหัสดีเอ็นเอ (Hong and Laimins, 2013)จากการศึกษากอนหนาน้ีไดแสดงใหเห็นวา โปรตีนบางชนิดในวิถีJAK/STAT ไดถูกใชเปนเปาหมายในการพัฒนายารักษามะเร็งบางชนิด โดยรายละเอียดท่ีเก่ียวของจะถูกกลาวถึงตอไปในบทความน้ี

ความผิดปกติของกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตท่ีพบในโรคเบาหวาน และภาวะดื้อตออินซูลิน

อินซูลินเปนฮอรโมนท่ีทําหนาสําคัญ 4 ประการ คือ นํากลูโคสเขาสูเซลลบริเวณกลามเน้ือและเน้ือเยื่อไขมัน เพ่ิมการสะสมพลังงานบริเวณกลามเน้ือและเน้ือเยื่อไขมัน กระตุนการสังเคราะหไกลโคเจนและโปรตีน และลดการสลายไขมัน ไกลโคเจนและโปรตีน (Dimitriadis et al., 2011) กลไกการสงสัญญาณจะเกิดข้ึนภายหลังจากอินซูลินจับกับโปรตีนตัวรับ(insulin receptor) การจับกันระหวางโปรตีนท้ังสองจะทําให

insulin receptor เติมหมูฟอสเฟตใหกับโมเลกุลตัวเอง(autophos-phorylation) ท่ีกรดอะมิโนไทโรซีนบริเวณ intra-cytoplasmic domain หลังจากถูกเติมหมูฟอสเฟตแลวโปรตีนตัวรับจะอยูในสภาวะถูกกระตุน ในสภาวะน้ี insulin receptorจะสามารถจับกับโปรตีน insulin receptor substrate (IRS) ไดเ น่ืองจากโปรตีน IRS มี โครงสร าง พิ เศษ ท่ี เรี ยกว า “Srchomology-2 (SH2) domain” ซึ่งสามารถจับกับกรดอะมิโนท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟตได เมื่อ IRS จับกับ insulin receptor แลวจะถูกเติมหมูฟอสเฟตบนกรดอะมิโนไทไรซีน ทําใหสามารถจับกับโปรตีน phosphoinositide-3-kinase (PI3K) ไดเน่ืองจาก PI3Kมี SH2 domain เชนกัน ตอมา PI3K จะไปกระตุนโปรตีน Aktทําใหเกิดการตอบสนองตออินซูลิน (Boucher et al., 2014)คือ กระตุนใหมีการแสดงออกของโปรตีนขนสงกลูโคส (GLUT4)บริเวณเยื่อหุมเซลลและกระตุนใหถุงเยื่อหุม (vesicle) เคลื่อนท่ีจากไซโต-พลาสซึมไปยังเยื่อหุมเซลลมากข้ึน ในท่ีสุดกลูโคสท่ีอยูภายนอกเซลลจะถูกดูดซึมเขาสูเซลลผาน GLUT4 (Siddle,2011; Artunc et al., 2016)

ในกรณีท่ีเกิดความผิดปกติกับวิถีการสงสัญญาณดวยAkt kinase จะกอใหเกิดภาวะดื้อตออินซูลิน โรคเบาหวาน และภาวะแทรกซอนทางหลอดเลือดตามมาได จากการศึกษาในเน้ือเยื่อและอวัยวะท่ีตอบสนองตออินซูลินพบวาโปรตีน Akt เปนเอนไซมสําคัญท่ีเก่ียวของกับการเกิดภาวะดื้อตออินซูลิน โดยปกติโปรตีน Akt จะถูกเติมหมูฟอสเฟต 2 ตําแหนง คือ กรดอะมิโนทรีโอนีนตําแหนงท่ี 308 และกรดอะมิโนซีรีนตําแหนงท่ี 473(Vincent et al., 2011) แตในสัตวทดลองท่ีมีภาวะดื้อตออินซูลินจะพบการลดลงของการเติมหมูฟอสเฟตบนโปรตีน Akt(Karlsson et al., 2005) และลดการเคลื่อนท่ีของ GLUT4 ไปยังเยื่อหุมเซลล (Mueckler, 2001) สาเหตุท่ีทําใหการเติมหมูฟอสเฟตบนโปรตีน Akt ลดลงอาจเกิดจากการมีระดับกลูโคสท่ีเพ่ิมสูงข้ึน ภาวะ oxidative stress (Tangvarasittichai, 2015)ความผิดปกติของ insulin receptor (Catalano et al., 2014)และการไดรับสาร ceramide ซึ่งเปนสารท่ีกระตุนการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีน (Hsieh et al., 2014)


ความผิดปกติของกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตท่ีพบในภาวะแทรกซอนทางหัวใจและหลอดเลือดของโรคเบาหวาน

การสงสัญญาณโดยอาศัยโปรตีน Akt มีความเก่ียวของกับภาวะแทรกซอนทางหัวใจและหลอดเลือดในผูปวยเบาหวานโดยปกติการสงสัญญาณของอินซูลินจะมีฤทธ์ิในการยับยั้งการเกิดโรคเก่ียวกับหลอดเลือด (antiatherosclerotic action) แตเมื่ออยูในภาวะท่ีอินซูลินไมสามารถทํางานไดอยางปกติ ฤทธ์ิยับยั้งการเกิดโรคหลอดเลือดของอินซูลินจะลดลง จึงทําใหคนไข

โรคเบาหวานมีโอกาสเกิดโรคทางหัวใจและหลอดเลือดเพ่ิมข้ึน(King et al., 2016) การศึกษาในหนูทดลองแสดงใหเห็นวาภาวะหลอดเลือดแดงเอออรตาอุดตัน (aortic plaque) และภาวะหลอดเลือดแดงโคโรนารีอุดตัน (atherosclerosis) จะพบไดในหนูท่ีถูกยับยั้งการแสดงออกของโปรตีน Akt (Fernández-Hernando et al., 2007) นอกจากน้ียังพบการแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลลเยื่อบุภายในหัวใจ (endothelial cell) ท่ีลดลงกวาปกตอีิกดวย (Somanath et al., 2006)

รูปท่ี 2 การถายทอดสัญญาณภายในเซลลอยางเปนลําดับข้ันตอนโดยใชวิถี Ras/Raf/MEK/ERK วิถี PI3K/Akt/mTOR และวิถีJAK/Stat ในการควบคุมกระบวนการทางชีววิทยาภายในเซลล เชน การพัฒนาเพ่ือทําหนาท่ีเฉพาะของเซลล (celldifferentiation) การแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลล (proliferation) และการตายของเซลล (apoptosis)

ความผิดปกติของกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตในโรคอัลไซเมอร

ในโรคอัลไซเมอร จะพบความผิดปกติของโปรตีนท่ีมีช่ือวา โปรตีนเทา (tau protein) (Iqbal et al., 2010) ในสภาวะปกติ โปรตีนเทามีหนาท่ีสําคัญในการรักษาเสถียรภาพของไมโคร-ทูบูล เมื่ออยูในสภาวะท่ีไมมีหมูฟอสเฟต โปรตีนเทาจะเขาไปจับกับไมโครทูบูลินเพ่ือรวมตัวกันเปนเสนใยไมโครทูบูลในเซลลประสาท (Kadavath et al., 2015) โดยท่ัวไปโรคอัลไซเมอรจะเกิดข้ึนแบบคอยเปนคอยไป จนกระท่ังผูปวยมีภาวะความจําเสื่อม(dementia) มักพบไดในผูท่ีมีอายุมากกวา 65 ป (Isik, 2010)

รอยโรคท่ีสําคัญของโรคน้ีคือ รอยโรคในสมองซึ่งจะมีลักษณะท่ีเรียกวา neurofibrillary tangles (NFT) ซึ่งเกิดจาก โปรตีนเทาถูกเติมหมูฟอสเฟตมากเกินไปเน่ืองจากการทํางานของเอนไซมไคเนสและฟอสฟาเทสขาดความสมดุล จึงทําใหเอนไซมไคเนสเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนเทามากกวาปกติ (Gong andIqbal, 2008) ตําแหนงท่ีพบการเติมหมูฟอสเฟตไดแก กรดอะมิโนทรีโอนีนตําแหนงท่ี 231 กรดอะมิโนเซอรีนตําแหนงท่ี235, 262, 396 และ 404 จากน้ันโปรตีนชนิดน้ีจะรวมตัวกัน(oligomerization) เปนลักษณะเสนใยเกลียวคู (paired helicalfilaments; PHFs) (Barghorn et al., 2004) ดังแสดงใน รูปท่ี 3


เมื่อโปรตีนเหลาน้ีรวมตัวกันจะทําใหการสงสัญญาณประสาทผานแอกซอน (axon) และทําใหเซลลประสาทตาย (Al-Hilaly et al.,2017) ในปจจุบันการตรวจวัดระดับโปรตีนเทาโดยรวม (totaltau, t-tau) และระดับของโปรตีนเทาท่ีถูกเติมหมูฟอสเฟต

(phospho-tau, p-tau) ไดถูกใชเปนตัวบงช้ีทางชีวภาพ(biomarkers) ในการวินิจฉัยโรคอัลไซเมอร (Nägga et al.,2002)

รูปท่ี 3 แสดงข้ันตอนการเสื่อมของเซลลประสาทเมื่อมีการเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนเทา (tau) มากเกินไปท่ีพบในโรคอัลไซเมอร

ความผิดปกติของกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตในโรคมะเร็งการเคลื่อนท่ี การแบงตัวเพ่ิมจํานวน และการมีชีวิต

รอดของเซลลถูกควบคุมโดยวิถีการสงสัญญาณหลายรูปแบบหากการควบคุมการสงสัญญาณเสียสมดุลไปอาจเปนสาเหตุใหเกิดมะเร็งได โดยท่ัวไปเซลลมะเร็งจะมีลักษณะท่ีแตกตางจากเซลลท่ีปกติเน่ืองจากการกลายพันธุท่ีเกิดข้ึนในเซลลมะเร็งมีผลทําใหการสงสัญญาณภายในเซลลผิดปกติไปจากเดิม เซลลมะเร็งสามารถแบงตัวเพ่ิมจํานวนไดโดยไมอาศัยการกระตุนของปจจัยกระตุนการเจริญเติบโต เซลลเหลาน้ีสามารถแทรกตัวระหวางเซลลขางเคียงและแพรกระจายไปยังบริเวณอ่ืนได เรียกวา“metastasis” (Seyfried and Huysentruyt, 2013) อยางไรก็ตามเซลลมะเร็งยังจําเปนตองอาศัยปจจัยอ่ืน ๆ เพ่ือความอยูรอดเชน กาซออกซิเจน สารอาหาร อีกท้ังยังตองการกําจัดของเสียออกจากเซลล เซลลมะเร็งจึงพัฒนาความสามารถในการหลั่งปจจัยกระตุนเพ่ือสรางหลอดเลือดใหม (angiogenic factor) เพ่ือรับอาหารและกําจัดของเสีย (Nishida et al., 2006) วิธีการรักษามะเร็งในปจจุบันทําไดโดยการใหยาท่ีจําเพาะกับเอนไซมท่ีเก่ียวของกับวิถีการสงสัญญาณท่ีผิดปกตภิายในเซลลมะเร็ง โดยมีวัตถุประสงค เ พ่ือ ยับยั้ งความสามารถในการรุกราน ลดความสามารถในการยับยั้งการตายของเซลลมะเร็ง และยับยั้ง

ความสามารถในการแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลลมะเร็ง (Steegand Theodorescu, 2008; Baig et al., 2016)

ความสามารถในการรุกรานไปยังบริเวณอ่ืน ๆ ของเซลลมะเร็งเก่ียวของกับเอนไซม focal adhesion kinase (FAK)ซึ่งเปนเอนไซมกลุม tyrosine kinase ชนิด non-receptor ท่ีมีบทบาทในการควบคุมการเคลื่อนท่ีของเซลลมะเร็ง (Zhao andGuan, 2009) เมื่อ FAK ถูกเติมฟอสเฟตท่ีกรดอะมิโนไทโรซีนตําแหนงท่ี 397, 576 และ 577 แลว FAK จะสามารถจับกับเอนไซม Src ซึ่งมี SH-2 domainได (Ruest et al., 2000) การทํางานของโปรตีนท้ัง 2 ชนิดน้ีจะทําใหเกิดการเคลื่อนท่ีของเซลลดังน้ันการยับยั้งโปรตีนท้ัง 2 จึงเปนเปาหมายหลักในการพัฒนายาตานการรุกรานของเซลลมะเร็ง (Mitra et al., 2005)

ความสามารถในการยับยั้งการตายของเซลลมะเร็งเก่ียวของกับวิถี Ras/Raf/MEK/ERK การกลายพันธุของโปรตีนRas กอใหเกิดมะเร็งในมนุษยหลายชนิด (McCubrey et al.,2007) โดยปกติโปรตีน Ras ทํางานรวมกับตัวตอบสนอง(effector) คือ เอนไซม Ser/Thr kinase ท่ีมีช่ือวาโปรตีน Rafวิถีน้ีถูกควบคุมและอาศัยโปรตีนค้ําจุน (scaffolding protein)ใ น ก า ร ทํ า ง า น โ ป ร ตี น ห ล า ย ช นิ ด ท่ี เ ก่ี ย ว ข อ ง กั บ วิ ถีRas/Raf/MEK/ERK เปนเปาหมายท่ีสําคัญของการพัฒนาสารยับยั้งมะเร็ง (Hilger et al., 2002; Roberts and Der, 2007;


Santarpia et al., 2012) จากการศึกษาพบวาการกระตุนเอนไซม ERK สามารถยับยั้งกระบวนการ apoptosis ในเซลลมะเร็งได โดยปกตเิมื่อมีการรั่วของ cytochrome c ออกมาจากไมโตคอนเดรียจะทําใหเอนไซม caspase 9 ไปกระตุนเอนไซม caspase 3 สงผลใหเกิดการกระตุนกระบวนการapoptosis ดัง น้ันหากมีการยับยั้ งการทํางานของเอนไซมcaspase 9 จะสงผลใหเกิดการยับยั้งกระบวน apoptosis ดวยจากการศึกษาพบวาเอนไซม ERK สามารถยับยั้งการทํางานของเอนไซม caspase 9 (รูปท่ี 4) โดยการเติมหมูฟอสเฟตใหกับเอนไซม caspase 9 ท่ีกรดอะมิโนทรีโอนีนตําแหนงท่ี 125(Allan et al., 2003)

ความสามารถในการแบงตัวเพ่ิมจํานวนของเซลลมะเร็งเก่ียวของกับวิถี PI3K/Akt/mTOR หากมีการกลายพันธุเกิดข้ึนกับเอนไซมท่ีเก่ียวของกับวิถีน้ีจะทําใหเซลลแบงตัวอยางไมจํากัด (Cho et al., 2009) จากการศึกษาพบวายีน Phospha-

tidylinositol-4,5-Bisphosphate 3-Kinase Catalytic Sub-unit Alpha (PI3KCA) เปนยีนท่ีพบการกลายพันธุไดบอยในโรคมะเร็งเตานม (Mukohara, 2015) และมะเร็งชนิดอ่ืน ๆ(Samuels and Waldman, 2010)

กระบวนการเติมหมูฟอสเฟตในโรคพารกินสันโปรตีน alpha-synuclein เปนโปรตีนท่ีทํางานรวมกับ

เยื่อหุมเซลล สามารถพบไดในสวนปลายของเซลลประสาทกอนไซแนปส (presynaptic neuron) การเติมหมูฟอสเฟตบนกรดอะมิโนซีรีนตําแหนงท่ี 129 ทําใหโปรตีน alpha-synuclein เกิดการจับกลุมและไมสามารถละลายนํ้าได เรียกวา Lewy body(Samuel et al., 2016) ซึ่งเปน intracellular inclusion bodyท่ีพบไดในสมองของผูปวย โรคพารกินสัน เรียกภาวะความผิดปกติท่ีเกิดจากการรวมตัวกันของ alpha-synuclein วา“synucleinopathies” (Zaccai et al., 2015)

รูปท่ี 4 แสดงกลไกกการควบคุมการตายของเซลล (apoptosis) โดยเริ่มตนเมื่อมีการรั่วซึมของ cytochrome C จากไมโตคอนเดรียทําให caspase-9 ไปกระตุน caspase-3 ในท่ีสุดเซลลจะ apoptosis เมื่อ caspase-9 ถูกเติมหมูฟอสเฟตตวย ERK จะทําใหcaspase-9 สูญเสียความสามารถในการกระตุน caspase-3 สงผลใหไมสามารถเกิด apoptosis ได

การประยุกตใชองคความรู ท่ีเกี่ยวของกับวิถีการสงสัญญาณและกระบวนการเติมหมูฟอสเฟตในการออกแบบยา

ความรูเ ก่ียวกับวิถีการสงสัญญาณ และการเติมหมูฟอสเฟตมีความสําคัญอยางยิ่งตอการพัฒนายาใหมีความจําเพาะเจาะจงกับโรค การยับยั้งการทํางานของเอนไซมไคเนสและเอนไซมฟอสฟาเทสเปนหน่ึงในกลยุทธ ท่ีสําคัญสําหรับการออกแบบยาเพ่ือรักษาโรคท่ีมีความผิดปกติของการเติมหมูฟอสเฟต

ตัวอยางแรก คือ การใชยายับยั้งเอนไซมไคเนสในวิถีPI3K/Akt/mTOR เพ่ือยับยั้งการแบงตัวของเซลลมะเร็ง(Matsuoka and Yashiro, 2014; Dey et al., 2017) ดังแสดงในรูปท่ี 5

วิถี PI3K/Akt/mTOR มีความสําคัญตอการควบคุมการเจริญของเซลล (cell growth) การแบ ง เซลล (cellproliferation) และการสรางหลอดเลือดใหม (angiogenesis)(Karar and Maity, 2011; Mori et al., 2014) เมื่อโปรตีนตัวรับบริเวณเยื่อหุมเซลลไดรับสัญญาณกระตุนจากภายนอกจะเกิดการกระตุนโปรตีน PI3K, Akt และ mTOR ตามลําดับ ในท่ีสุดโปรตีน mTOR จะไปกระตุนกระบวนการแปลรหัสโดยการเติมหมูฟอสเฟตใหกับโปรตีนสําคัญสองชนิด คือ 70-kDa ribosomalprotein S6 kinase (p70S6K) และ 40S ribosomal proteinS6 (40SrpS6) (Shin et al., 2011) นอกจากน้ียังสามารถกระตุน 4EBP1 translation initiation factor ซึ่งทําหนาท่ีกระตุนการแปลรหัสของโปรตีนสองชนิด คือ cyclin D1 และ c-myc (Corradetti and Guan, 2006) โปรตีนท้ัง 2 ชนิดน้ีมี


ความสําคัญในการกําหนดวัฏจักรของเซลล ดวยเหตุน้ีทําใหมีการพัฒนาสารเคมีท่ีมีฤทธ์ิยับยั้งการทํางานของโปรตีนท่ีเก่ียวของในวิถี PI3K/Akt/mTOR ทําใหเซลลมะเร็งไมสามารถแบงตัวเพ่ิมจํานวนได

ตัวอยางท่ีสอง คือ ยาท่ีมีคุณสมบัติยับยั้งการทํางานของเอนไซมไคเนสซึ่งมีช่ือวา Imatinib (Gleevec) ยาชนิดน้ีถูกพัฒนาโดยบริษัท Novartis (Iqbal and Iqbal, 2014) และประสบความสําเร็จในการรักษามะเร็ง chronic myeloidleukemia (CML) ซึ่งเปนโรคทางโลหิตวิทยาชนิดหน่ึง CML มีสาเหตุมาจาก translocation ของโครโมโซมคูท่ี 9 และ 22(t(9;22)(q34;q11)) ทําใหเกิดความผิดปกติของโครโมโซม ท่ีเรียกวา Philadelphia chromosome (Druker, 2008) และเกิดการรวมกันของยีน BCR/ABL ซึ่งแสดงออกเปนเอนไซมBCR/ABL tyrosine kinase เอนไซมชนิดน้ีทําหนาท่ีควบคุมการเจริญของเซลลมะเร็งโดยจะไปกระตุนโปรตีนเปาหมายไดแก

phosphoinositide-3-kinase (PI3K) (Li et al., 2015) RAS(Cilloni and Saglio, 2012) และ STAT5 (Steelman et al.,2004) เพ่ือยับยั้งกิจกรรมของเอนไซมดังกลาว ยา Imatinib จึงถูกออกแบบใหมีโครงสรางทางเคมีท่ีคลายคลึงกับ ATP ทําใหสามารถยับยั้งการจับกันระหวาง ATP และ BCR/ABL tyrosinekinase การแยงจับจะเกิดข้ึนเมื่อเอนไซมอยู ในรูปอกัมมันต(inactive form) โดยปกติเอนไซม ABL kinase จะใชสวน ATP-binding pocket (gatekeeper residue) ซึ่งมีกรดอะมิโนทรีโอนีนตําแหนงท่ี 315 คอยควบคุมการจับของ ATP และตัวยับยั้งท่ีมีโครงสรางคลาย ATP (ATP-mimetic inhibitor) (Reddyand Aggarwal, 2012) จากการศึกษาพบวาหากมีการกลายพันธุจากกรดอะมิโนทรีโอนีนตําแหนงท่ี 315 เปนกรดอะมิโนไอโซลิวซีน และกลายพันธุจาก กรดอะมิโนกลูตามิกตําแหนงท่ี 255 เปนก รด อะ มิ โ น ไ ลซี น จ ะ ทํ า ใ ห เ กิ ด ก า รดื้ อ ต อ ย า Imatinib(Yamamoto et al., 2004)

รูปท่ี 5 ลําดับการสงสญัญาณดวยวิถี PI3K/Akt/mTOR และ inhibitor ท่ีใชในการยับยั้ง= แสดงการสงสญัญาณจากโปรตีนตัวหน่ึงไปยังโปรตีนอีกตัวหน่ึง

= แสดงการยับยั้งการทํางานของโปรตีนดวย inhibitor

นอกจากการยับยั้งเอนไซมไคเนสแลว เอนไซมฟอสฟาเทสถูกใชเปนเปาหมายเพ่ือรักษาโรคดวยเชนกัน เชน การยับยั้งwild-type p53-induced phosphatase 1 (WIP1) (Richteret al., 2015) การยับยั้ง Src homology-2 (SH2) domain-containing phosphatase 2 (SHP2) (Chen et al., 2016)และการยับยั้ง protein phosphatase 1 B (PTP1B) (Jiangand Zhang, 2008) เพ่ือใชในการรักษามะเร็ง นอกจากน้ีมีรายงานวาเอนไซมฟอสฟาเทสถูกใชเปนเปาหมายในการรักษาโรคอ่ืน ๆ เชน การยับยั้ง PTP1B และ lymphoid-specific

tyrosine phosphatase (LYP) ในโรคเบาหวาน (Jintong etal., 2014; Tamrakar et al., 2014) การยับยั้ง PTP1B ในโรคอวน (Koren and Fantus, 2007) อยางไรก็ตาม การพัฒนาตัวยับยั้งเอนไซมฟอสฟาเทสยังคงชากวาการพัฒนาตัวยับยั้งเอนไซมไคเนสมาก ท้ังน้ีเปนเพราะขอจํากัดทางเทคนิคในการตรวจวัดกิจกรรมของเอนไซมฟอสฟาเทสและขอจํากัดดานขอมูลเก่ียวกับการทํางานของเอนไซมฟอสฟาเทสภายในเซลล (Vintonyak etal., 2009; Nguyen et al., 2013)


















สรุปการเติมหมูฟอสเฟตเปนหน่ึงในปฏิกิริยาเคมีท่ีมีบทบาท

สําคัญในการควบคุมลักษณะโครงสรางและหนาท่ีของโปรตีนภายในเซลล การสงสัญญาณภายในเซลล การแบงตัว การพัฒนาเพ่ือทําหนาท่ีเฉพาะและการตายของเซลลถูกควบคุมโดยหมูฟอสเฟต เอนไซม 2 ชนิดท่ีมีบทบาทท่ีสําคัญในการควบคุมสมดุลของหมูฟอสเฟตบนโปรตีน คือ เอนไซมไคเนส ซึ่งทําหนาท่ีเรงปฏิกิริยาการเติมหมูฟอสเฟตใหแกโปรตีน และเอนไซมฟอสฟา-เทส ซึ่งทําหนาท่ีเรงปฏิกิริยาการดึงหมูฟอสเฟตออกจากโปรตีนการเติมหรือดึงหมูฟอสเฟตจําเปนตองถูกควบคุมเปนอยางเครงครัดเพ่ือใหอยูในสมดุล มิเชนน้ันการทํางานของโปรตีนอาจจะมากหรือนอยกวาปกติ เมื่อโปรตีนในรางกายทํางานผิดปกติไปจะเกิดการรบกวนกลไกทางชีววิทยา ซึ่งอาจสงผลเก่ียวของกับการเกิดโรคตาง ๆ ได เชน โรคเบาหวาน โรคอัล-ไซเมอร โรคพารกินสัน และโรคมะเร็ง เปนตน องคความรูเก่ียวของกับการเติมหมูฟอสเฟตและวิถีการสงสัญญาณภายในเซลลไมเพียงแตชวยใหเขาใจถึงกลไกการทํางานของเซลลในสภาวะปกติเทาน้ัน แตยังมีบทบาทสําคัญในการทําความเขาใจกลไกการเกิดและพัฒนาของโรคในระดับโมเลกุล ตลอดจนการออกแบบและพัฒนายาใหสามารถรักษาไดอยางจําเพาะเจาะจงไปยังตําแหนงท่ีเปนตนเหตุของความผิดปกติของโรคอีกดวย

เอกสารอางอิงAggen, J.B., Nairn, A.C. and Chamberlin, R. (2000). Regulation of

protein phosphatase-1. Chemistry & Biology 7(1): R13-R23.

Al-Hilaly, Y.K., Pollack, S.J., Vadukul, D.M., Citossi, F., Rickard, J.E.,Simpson, M. et al. (2017). Alzheimer's disease-likepaired helical filament assembly from truncated tauprotein is independent of disulfide crosslinking.Journal of Molecular Biology 429(23): 3650-3665.

Allan, L.A., Morrice, N., Brady, S., Magee, G., Pathak, S. andClarke, P.R. (2003). Inhibition of caspase-9 throughphosphorylation at Thr 125 by ERK MAPK. Nature CellBiology 5: 647.

Artunc, F., Schleicher, E., Weigert, C., Fritsche, A., Stefan, N. andHäring, H.-U. (2016). The impact of insulin resistanceon the kidney and vasculature. Nature ReviewsNephrology 12: 721.

Baig, S., Seevasant, I., Mohamad, J., Mukheem, A., Huri, H.Z. andKamarul, T. (2016). Potential of apoptotic pathway-targeted cancer therapeutic research: Where do westand? Cell Death & Disease 7(1): e2058.

Bandyopadhyay, J., Lee, J., Lee, J., Lee, J.I., Yu, J.-R., Jee, C. etal. (2002). Calcineurin, a calcium/calmodulin-dependent protein phosphatase, is involved inmovement, fertility, egg laying, and growth inCaenorhabditis elegans. Molecular Biology of the Cell13(9): 3281-3293.

Barghorn, S., Davies, P. and Mandelkow, E. (2004). Tau pairedhelical filaments from Alzheimer's disease brain andassembled in vitro are based on β-structure in thecore domain. Biochemistry 43(6): 1694-1703.

Barouch-Bentov, R. and Sauer, K. (2011). Mechanisms of Drug-Resistance in Kinases. Expert opinion on investiga-tional drugs 20(2): 153-208.

Boucher, J., Kleinridders, A. and Kahn, C.R. (2014). Insulinreceptor signaling in normal and insulin-resistantstates. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 6(1):a009191.

Braithwaite, S.P., Voronkov, M., Stock, J.B. and Mouradian, M.M.(2012). Targeting phosphatases as the next generationof disease modifying therapeutics for Parkinson’sdisease. Neurochemistry International 61(6): 899-906.

Buchowiecka, A.K. (2014). Puzzling over protein cysteinephosphorylation-assessment of proteomic tools for S-phosphorylation profiling. Analyst 139(17): 4118-4123.

Bueno, O.F., Brandt, E.B., Rothenberg, M.E. and Molkentin, J.D.(2002). Defective T cell development and function incalcineurin Aβ-deficient mice. Proceedings of theNational Academy of Sciences of the United States ofAmerica 99(14): 9398-9403.

Catalano, K.J., Maddux, B.A., Szary, J., Youngren, J.F., Goldfine,I.D. and Schaufele, F. (2014). Insulin resistanceinduced by hyperinsulinemia coincides with apersistent alteration at the insulin receptor yyrosinekinase domain. PLoS ONE 9(9): e108693.

Chen, Y.-N.P., LaMarche, M.J., Chan, H.M., Fekkes, P., Garcia-Fortanet, J., Acker, M.G. et al. (2016). Allostericinhibition of SHP2 phosphatase inhibits cancers drivenby receptor tyrosine kinases. Nature 535: 148.


Cho, D., Mier, J.W. and Atkins, M.B. (2009). PI3K/Akt/mTORpathway: a growth and proliferation pathway. RenalCell Carcinoma: Molecular Targets and ClinicalApplications. R. M. Bukowski, R. A. Figlin and R. J.Motzer. Totowa, NJ, Humana Press: 267-285.

Chuh, K.N., Batt, A.R. and Pratt, M.R. (2016). Chemical methodsfor encoding and decoding of posttranslationalmodifications. Cell Chem Biol 23(1): 86-107.

Cilloni, D. and Saglio, G. (2012). Molecular pathways: BCR-ABL.Clinical Cancer Research 18(4): 930-937.

Cohen, P. (2002). The origins of protein phosphorylation. NatCell Biol 4(5): E127-130.

Corradetti, M.N. and Guan, K.L. (2006). Upstream of themammalian target of rapamycin: do all roads passthrough mTOR? Oncogene 25: 6347.

Davis, J.S., Satorius, C.L. and Epstein, N.D. (2002). Kinetic effectsof myosin regulatory light chain phosphorylation onskeletal muscle contraction. Biophys J 83(1): 359-370.

Dey, N., De, P. and Leyland-Jones, B. (2017). PI3K-AKT-mTORinhibitors in breast cancers: From tumor cell signalingto clinical trials. Pharmacology & Therapeutics175(Supplement C): 91-106.

Dimitriadis, G., Mitrou, P., Lambadiari, V., Maratou, E. and Raptis,S.A. (2011). Insulin effects in muscle and adiposetissue. Diabetes Research and Clinical Practice93(Supplement 1): S52-S59.

Druker, B.J. (2008). Translation of the Philadelphia chromosomeinto therapy for CML. Blood 112(13): 4808-4817.

Eiseler, T., Hausser, A., De Kimpe, L., Van Lint, J. andPfizenmaier, K. (2010). Protein kinase D controls actinpolymerization and cell motility throughphosphorylation of cortactin. J Biol Chem. 285(24):18672-18683.

Fernández-Hernando, C., Ackah, E., Yu, J., Suárez, Y., Murata, T.,Iwakiri, Y. et al. (2007). Loss of Akt1 leads to severeatherosclerosis and occlusive coronary artery disease.Cell Metabolism 6(6): 446-457.

Giese, K.P. and Mizuno, K. (2013). The roles of protein kinases inlearning and memory. Learn Mem. 20(10): 540-552.

Gong, C.X. and Iqbal, K. (2008). Hyperphosphorylation ofmicrotubule-associated protein tau: a promisingtherapeutic target for Alzheimer disease. Currentmedicinal chemistry 15(23): 2321-2328.

Guo, X., Wang, X., Wang, Z., Banerjee, S., Yang, J., Huang, L. et al.(2016). Site-specific proteasome phosphorylationcontrols cell proliferation and tumorigenesis. Nat CellBiol. 18(2): 202-212.

Hayashi, H., Campenot, R.B., Vance, D.E. and Vance, J.E. (2009).Protection of neurons from apoptosis byapolipoprotein E-containing lipoproteins does notrequire lipoprotein uptake and involves activation ofphospholipase Cγ1 and inhibition of calcineurin.Journal of Biological Chemistry 284(43): 29605-29613.

Hemmings, B.A. and Restuccia, D.F. (2012). PI3K-PKB/Aktpathway. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology4(9): a011189.

Hilger, R.A., Scheulen, M.E. and Strumberg, D. (2002). The Ras-Raf-MEK-ERK pathway in the treatment of cancer.Oncology Research and Treatment 25(6): 511-518.

Hong, S. and Laimins, L.A. (2013). The JAK-STAT transcriptionalregulator, STAT-5, activates the ATM DNA damagepathway to induce HPV 31 genome amplificationupon epithelial differentiation. PLoS Pathogens 9(4):e1003295.

Hsieh, C.-T., Chuang, J.-H., Yang, W.-C., Yin, Y. and Lin, Y. (2014).Ceramide inhibits insulin-stimulated Akt phosphory-lation through activation of Rheb/mTORC1/S6Ksignaling in skeletal muscle. Cellular Signalling 26(7):1400-1408.

Humphrey, S.J., James, D.E. and Mann, M. (2015). Proteinphosphorylation: a major switch mechanism formetabolic regulation. Trends Endocrinol Metab.26(12): 676-687.

Iqbal, K., Liu, F., Gong, C.X. and Grundke-Iqbal, I. (2010). Tau inAlzheimer disease and related tauopathies. CurrentAlzheimer research 7(8): 656-664.

Iqbal, N. and Iqbal, N. (2014). Imatinib: a breakthrough oftargeted therapy in cancer. Chemotherapy Researchand Practice 2014: 9.

Isik, A.T. (2010). Late onset Alzheimer’s disease in older people.Clinical Interventions in Aging 5: 307-311.

Jiang, Y. (2006). Regulation of the cell cycle by protein phospha-tase 2A in Saccharomyces cerevisiae. Microbiologyand Molecular Biology Reviews 70(2): 440-449.


Jiang, Z.-X. and Zhang, Z.-Y. (2008). Targeting PTPs with smallmolecule inhibitors in cancer treatment. Cancermetastasis reviews 27(2): 263-272.

Jintong, D., Yu, Q., Lele, S. and Xiuwen, W. (2014). Lymphoid-specific tyrosine phosphatase (Lyp): a potential drugtarget for treatment of autoimmune diseases. CurrentDrug Targets 15(3): 335-346.

Jordan, J.D., Landau, E.M. and Iyengar, R. (2000). Signalingnetworks: the origins of cellular multitasking. Cell103(2): 193-200.

Kadavath, H., Hofele, R.V., Biernat, J., Kumar, S., Tepper, K.,Urlaub, H. et al. (2015). Tau stabilizes microtubules bybinding at the interface between tubulinheterodimers. Proceedings of the National Academyof Sciences of the United States of America 112(24):7501-7506.

Karar, J. and Maity, A. (2011). PI3K/AKT/mTOR pathway inangiogenesis. Frontiers in Molecular Neuroscience 4:51.

Karin, M. and Hunter, T. (1995). Transcriptional control byprotein phosphorylation: signal transmission from thecell surface to the nucleus. Curr Biol. 5(7): 747-757.

Karlsson, A.M., Lerner, M.R., Unett, D., Lundstrom, I. andSvensson, S.P. (2000). Melatonin-induced organellemovement in melanophores is coupled to tyrosinephosphorylation of a high molecular weight protein.Cell Signal 12(7): 469-474.

Karlsson, H.K.R., Zierath, J.R., Kane, S., Krook, A., Lienhard, G.E.and Wallberg-Henriksson, H. (2005). Insulin-stimulatedphosphorylation of the Akt substrate AS160 isimpaired in skeletal muscle of type 2 diabeticsubjects. Diabetes 54(6): 1692.

Khoury, G.A., Baliban, R.C. and Floudas, C.A. (2011). Proteome-wide post-translational modification statistics:frequency analysis and curation of the swiss-protdatabase. Sci Rep 1.

King, G.L., Park, K. and Li, Q. (2016). Selective insulin resistanceand the development of cardiovascular diseases indiabetes: The 2015 Edwin Bierman Award Lecture.Diabetes 65(6): 1462-1471.

Koren, S. and Fantus, I.G. (2007). Inhibition of the proteintyrosine phosphatase PTP1B: potential therapy forobesity, insulin resistance and type-2 diabetes

mellitus. Best Practice & Research ClinicalEndocrinology & Metabolism 21(4): 621-640.

Lahiry, P., Torkamani, A., Schork, N.J. and Hegele, R.A. (2010).Kinase mutations in human disease: interpretinggenotype–phenotype relationships. Nature ReviewsGenetics 11: 60.

Lapek, J.D., Tombline, G., Kellersberger, K.A., Friedman, M.R. andFriedman, A.E. (2015). Evidence of histidine andaspartic acid phosphorylation in human prostatecancer cells. Naunyn-Schmiedeberg's Archives ofPharmacology 388(2): 161-173.

Li, Q., Wu, Y., Fang, S., Wang, L., Qi, H., Zhang, Y. et al. (2015).BCR/ABL oncogene-induced PI3K signaling pathwayleads to chronic myeloid leukemia pathogenesis byimpairing immuno-modulatory function of heman-gioblasts. Cancer Gene Therapy 22: 227.

Liddy, K.A., White, M.Y. and Cordwell, S.J. (2013). Functionaldecorations: post-translational modifications andheart disease delineated by targeted proteomics.Genome Medicine 5(2): 20.

Manuse, S., Fleurie, A., Zucchini, L., Lesterlin, C. and Grangeasse,C. (2016). Role of eukaryotic-like serine/threoninekinases in bacterial cell division and morphogenesis.FEMS Microbiology Reviews 40(1): 41-56.

Matsuoka, T. and Yashiro, M. (2014). The role of PI3K/Akt/mTORsignaling in gastric carcinoma. Cancers 6(3): 1441.

McCubrey, J.A., Steelman, L.S., Chappell, W.H., Abrams, S.L.,Wong, E.W.T., Chang, F. et al. (2007). Roles of theRaf/MEK/ERK pathway in cell growth, malignanttransformation and drug resistance. Biochimica etbiophysica acta 1773(8): 1263-1284.

McEwan, D.G. and Dikic, I. (2011). The Three Musketeers ofautophagy: phosphorylation, ubiquitylation andacetylation. Trends Cell Biol. 21(4): 195-201.

Mitra, S.K., Hanson, D.A. and Schlaepfer, D.D. (2005). Focaladhesion kinase: in command and control of cellmotility. Nature Reviews Molecular Cell Biology 6: 56.

Mori, S., Nada, S., Kimura, H., Tajima, S., Takahashi, Y., Kitamura,A. et al. (2014). The mTOR pathway controls cellproliferation by regulating the FoxO3a transcriptionfactor via SGK1 kinase. PLoS ONE 9(2): e88891.


Mueckler, M. (2001). Insulin resistance and the disruption ofGlut4 trafficking in skeletal muscle. Journal of ClinicalInvestigation 107(10): 1211-1213.

Mukohara, T. (2015). PI3K mutations in breast cancer: prognosticand therapeutic implications. Breast Cancer : Targetsand Therapy 7: 111-123.

Muralidharan, S. and Mandrekar, P. (2013). Cellular stressresponse and innate immune signaling: integratingpathways in host defense and inflammation. J LeukocBiol. 94(6): 1167-1184.

Nägga, K., Gottfries, J., Blennow, K. and Marcusson, J. (2002).Cerebrospinal fluid phospho-tau, total tau and β-amyloid (1–42) in the differentiation betweenAlzheimer’s disease and vascular dementia. Dementiaand Geriatric Cognitive Disorders 14(4): 183-190.

Nguyen, L.K., Matallanas, D., Croucher, D.R., von Kriegsheim, A.and Kholodenko, B.N. (2013). Signalling by proteinphosphatases and drug development: a systems-centred view. The FEBS journal 280(2): 751-765.

Niemi, N.M. and MacKeigan, J.P. (2013). Mitochondrial Phospho-rylation in Apoptosis: Flipping the Death Switch.Antioxid Redox Signal 19(6): 572-582.

Nishida, N., Yano, H., Nishida, T., Kamura, T. and Kojiro, M.(2006). Angiogenesis in cancer. Vascular Health andRisk Management 2(3): 213-219.

Offringa, R. and Huang, F. (2013). Phosphorylation-dependenttrafficking of plasma membrane proteins in animaland plant cells. J Integr Plant Biol. 55(9): 789-808.

Puttick, J., Baker, E.N. and Delbaere, L.T.J. (2008). Histidinephosphorylation in biological systems. Biochimica etBiophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics1784(1): 100-105.

Reddy, E.P. and Aggarwal, A.K. (2012). The ins and outs of Bcr-Abl inhibition. Genes & Cancer 3(5-6): 447-454.

Rhind, N. and Russell, P. (2012). Signaling pathways that regulatecell division. Cold Spring Harb Perspect Biol. 4(10).

Richter, M., Dayaram, T., Gilmartin, A.G., Ganji, G., Pemmasani,S.K., Van Der Key, H. et al. (2015). WIP1 phosphataseas a potential therapeutic target in neuroblastoma.PLoS ONE 10(2): e0115635.

Roberts, P.J. and Der, C.J. (2007). Targeting the Raf-MEK-ERKmitogen-activated protein kinase cascade for thetreatment of cancer. Oncogene 26: 3291.

Roskoski, R. (2012). ERK1/2 MAP kinases: structure, function, andregulation. Pharmacological Research 66(2): 105-143.

Ruest, P.J., Roy, S., Shi, E., Mernaugh, R.L. and Hanks, S.K. (2000).Phosphospecific antibodies reveal focal adhesionkinase activation loop phosphorylation in nascent andmature focal adhesions and requirement for theautophosphorylation site. Cell Growth Differ. 11(1): 41-48.

Samuel, F., Flavin, W.P., Iqbal, S., Pacelli, C., Sri Renganathan,S.D., Trudeau, L.-E. et al. (2016). Effects of serine 129phosphorylation on α-synuclein aggregation,membrane association, and internalization. TheJournal of Biological Chemistry 291(9): 4374-4385.

Samuels, Y. and Waldman, T. (2010). Oncogenic mutations ofPIK3CA in human cancers. Current topics inmicrobiology and immunology 347: 21-41.

Santarpia, L., Lippman, S.L. and El-Naggar, A.K. (2012). Targetingthe mitogen-activated protein kinase RAS-RAFsignaling pathway in cancer therapy. Expert opinionon therapeutic targets 16(1): 103-119.

Seyfried, T.N. and Huysentruyt, L.C. (2013). On the origin ofcancer metastasis. Critical reviews in oncogenesis18(1-2): 43-73.

Shin, S., Wolgamott, L., Yu, Y., Blenis, J. and Yoon, S.-O. (2011).Glycogen synthase kinase (GSK)-3 promotes p70ribosomal protein S6 kinase (p70S6K) activity and cellproliferation. Proceedings of the National Academy ofSciences 108(47): E1204–E1213.

Siddle, K. (2011). Signalling by insulin and IGF receptors:supporting acts and new players. Journal of MolecularEndocrinology 47(1): R1-R10.

Silvestroni, A., Jewell, K.A., Lin, W.-J., Connelly, J.E., Ivancic,M.M., Tao, W.A. et al. (2009). Identification ofserine/threonine kinase substrates in the humanpathogen Group B streptococcus. Journal ofproteome research 8(5): 2563-2574.

Somanath, P.R., Razorenova, O.V., Chen, J. and Byzova, T.V.(2006). Akt1 in endothelial cell and angiogenesis. CellCycle 5(5): 512-518.

Steeg, P.S. and Theodorescu, D. (2008). Metastasis: a therapeutictarget for cancer. Nature clinical practice. Oncology5(4): 206-219.


Steelman, L.S., Pohnert, S.C., Shelton, J.G., Franklin, R.A.,Bertrand, F.E. and McCubrey, J.A. (2004). JAK/STAT,Raf/MEK/ERK, PI3K/Akt and BCR-ABL in cell cycleprogression and leukemogenesis. Leukemia 18: 189.

Subramani, S., Jayapalan, S., Kalpana, R. and Natarajan, J. (2013).HomoKinase: a curated database of human proteinkinases. ISRN Computational Biology 2013: 5.

Suskiewicz, Marcin J. and Clausen, T. (2016). Chemical BiologyInterrogates Protein Arginine Phosphorylation. CellChemical Biology 23(8): 888-890.

Tamrakar, A.K., Maurya, C.K. and Rai, A.K. (2014). PTP1B inhibitorsfor type 2 diabetes treatment: a patent review (2011 –2014). Expert Opinion on Therapeutic Patents 24(10):1101-1115.

Tangvarasittichai, S. (2015). Oxidative stress, insulin resistance,dyslipidemia and type 2 diabetes mellitus. WorldJournal of Diabetes 6(3): 456-480.

Thomas, S.J., Snowden, J.A., Zeidler, M.P. and Danson, S.J.(2015). The role of JAK/STAT signalling in thepathogenesis, prognosis and treatment of solidtumours. British Journal of Cancer 113(3): 365-371.

Trost, B. and Kusalik, A. (2011). Computational prediction ofeukaryotic phosphorylation sites. Bioinformatics27(21): 2927-2935.

Van Hoof, D., Munoz, J., Braam, S.R., Pinkse, M.W., Linding, R.,Heck, A.J. et al. (2009). Phosphorylation dynamicsduring early differentiation of human embryonic stemcells. Cell Stem Cell 5(2): 214-226.

Vincent, E.E., Elder, D.J.E., Thomas, E.C., Phillips, L., Morgan, C.,Pawade, J. et al. (2011). Akt phosphorylation on

Thr308 but not on Ser473 correlates with Akt proteinkinase activity in human non-small cell lung cancer.British Journal of Cancer 104(11): 1755-1761.

Vintonyak, V.V., Antonchick, A.P., Rauh, D. and Waldmann, H.(2009). The therapeutic potential of phosphataseinhibitors. Current Opinion in Chemical Biology 13(3):272-283.

Wang, T.-Y., Chai, Y.-R., Jia, Y.-L., Gao, J.-H., Peng, X.-J. and Han,H.-F. (2016). Crosstalk among the proteome, lysinephosphorylation, and acetylation in romidepsin-treated colon cancer cells. Oncotarget 7(33): 53471-53501.

Yamamoto, M., Kurosu, T., Kakihana, K., Mizuchi, D. and Miura,O. (2004). The two major imatinib resistancemutations E255K and T315I enhance the activity ofBCR/ABL fusion kinase. Biochemical and BiophysicalResearch Communications 319(4): 1272-1275.

Yap, T.A., Omlin, A. and Bono, J.S.d. (2013). Development oftherapeutic combinations targeting major cancersignaling pathways. Journal of Clinical Oncology31(12): 1592-1605.

Zaccai, J., Brayne, C., Matthews, F.E. and Ince, P.G. (2015). Alpha-synucleinopathy and neuropsychological symptoms ina population-based cohort of the elderly. Alzheimer'sResearch & Therapy 7(1): 19.

Zhao, J. and Guan, J.-L. (2009). Signal transduction by focaladhesion kinase in cancer. Cancer and MetastasisReviews 28(1): 35-49.

กระบวนการเติมหมู ฟอสเฟตแก...

Documents