Kinasekaskaden

KinaseKaskaden sind Signalkaskaden in Zellen, bei denen eine Abfolge von Proteinkinasen in einer festgelegten Reihenfolge nacheinander aktiviert wird, um Signale von der Zelloberfläche zu ihren Zielstrukturen zu übertragen. Typischerweise erfolgt die Signalweitergabe durch Phosphorylierung von Serin- oder Threoninresten, teils auch Tyrosinresten, wodurch Enzyme aktiviert oder gehemmt werden. Auslöser sind meist Reize, die über Rezeptorproteine wie Tyrosinkinase-Rezeptoren (RTKs) oder G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) kommen.

Eine häufige Struktur ist dreistufig: eine initiale Kinase (MAPKKK), die eine mittlere Kinase (MAPKK) aktiviert, die schließlich eine Endkinase (MAPK) aktiviert. Diese Hierarchie ermöglicht Signalverstärkung, Effizienz und Substratspezifität. Bekannte Beispiele sind der MAPK-Weg ERK (Raf → MEK → ERK) mit Rollen in Proliferation und Differenzierung, der Stressweg JNK (MKK4/7 → JNK) und der p38-Weg (MKK3/6 → p38). Daneben existieren zahlreiche weitere Kaskaden, die Immunantworten, Zelladhäsion oder Stoffwechsel steuern.

Die Regulation erfolgt durch Upstream-Rezeptoren, Scaffold-Proteine, Phosphatasen und negative sowie positive Feedbackmechanismen. Scaffoldproteine bündeln die Kinasebausteine, erhöhen Geschwindigkeit und Spezifität, während Phosphatasen Deaktivierung ermöglichen. Die zeitliche Dynamik variiert: kurze Stimuli führen oft zu transienten, längere Stimulation zu anhaltenden Antworten.

Biologische Bedeutung und medizinische Relevanz: KinaseKaskaden steuern zentrale Zellprozesse wie Wachstum, Differenzierung, Überleben und Immunreaktionen. Fehlregulation ist mit Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen oder neurodegenerativen Störungen verbunden. Deshalb sind sie Ziel von Therapeutika; Beispiele umfassen MEK-Inhibitoren im Krebs sowie Forschung zu spezifischen Inhibitoren und Modulatoren. Forschungsmethoden umfassen Phosphoproteomik, Kinaseinhibitoren und genetische Knockdown-Ansätze.