Myosin-Leichtketten-Kinase (MLCK) ist eine Calcium/Calmodulin-abhängige Serin/Threonin-Kinase, die zur Immunglobulin-Superfamilie gehört. Sie phosphoryliert die regulatorischen leichten Myosinketten von *Myosin II, um die Bindung von Myosin an *Actin zu erleichtern und damit die Kontraktilität zu fördern. Seine Rolle in kontraktilen Geweben ist gut bekannt, während über seine kontraktile Funktion in Nicht-Muskelzellen vergleichsweise weniger bekannt ist. Das MLCK-Gen selbst wird alternativ in mehrere Transkripte für Nicht-Muskelzellen und glatte Muskeln gespleißt.
Funktionen von MLCK
MLCK wird durch Calmodulin als Reaktion auf einen Anstieg des intrazellulären Kalziums aktiviert. Anschließend phosphoryliert es die regulatorischen Myosin-Leichtketten an den Resten Serin 19 und Threonin 18. Diese Phosphorylierungen verstärken die ATPase-Aktivität des aktinaktivierten Myosins und fördern so die myosingesteuerte Kontraktion. Es ist jedoch anzumerken, dass MLCK selbst über seine N-terminale Domäne auch eine Aktinbindungsaktivität besitzt. Ihre Fähigkeit, Myofilamente zu binden, beruht auf drei Wiederholungen der Konsensussequenz DFRXXL innerhalb ihrer N-terminalen Domäne.
Schematische Darstellung der Myosin-Leichtkettenkinase. 12-RRs = 12-residue long repeats; KD = Kinasedomäne
In Nicht-Muskelzellen ist die MLCK-Aktivierung von Myosin II an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt, darunter Zellspreizung, Migration und Zytokinese sowie zelltypspezifische Prozesse wie Neuritenwachstum und Morphogenese von Blutplättchen (siehe Übersicht in ). Es ist anzumerken, dass nicht alle Zellen einen Anstieg des intrazellulären Kalziums benötigen, um Motilität oder morphogenetische Veränderungen zu induzieren, und in diesen Fällen ist die Rolle von MLCK unklar.
In Zellen, die eine Veränderung des intrazellulären Kalziumspiegels benötigen, um die Zellmotilität zu fördern, ist die MLCK-abhängige Regulierung deutlicher. Aufgrund der zelltypspezifischen Unterschiede in der Rolle von MLCK lassen sich jedoch nicht ohne weiteres allgemeine Aussagen treffen. So ist beispielsweise bekannt, dass eine verminderte Konzentration oder Funktionalität von MLCK die Zellmotilität beeinträchtigt. Bei Eosinophilen ist die Motilität zwar beeinträchtigt, die Bildung von Lamellipodien bleibt jedoch erhalten, im Gegensatz zu glatten Muskelzellen, bei denen sowohl die Motilität als auch die Bildung von Lamellipodien gehemmt sind.
Während der Mitose durchläuft die Zelle bedeutende morphologische Veränderungen, die eine groß angelegte Umstrukturierung des Zytoskeletts erfordern. Zum Beispiel während der Bildung der Spaltfurche am Ende der Metaphase. Es ist bekannt, dass Myosin II als Bestandteil des kontraktilen Rings bei diesem Prozess eine wesentliche Rolle spielt und als solcher durch Phosphorylierung seiner regulatorischen leichten Ketten streng reguliert wird (siehe Übersicht in ). MLCK lokalisiert sich während der späten Metaphase in der Spindel-Mittelzone und wird durch Kalzium/Calmodulin-Bindung maximal aktiviert, wenn die Spaltfurchen beginnen, sich zu öffnen. Sie ist daher gut in der Lage, Myosin-II-abhängige Zytoskelettumlagerungen während der Ingression zu regulieren, obwohl auch andere Kinasen wie ROCK (Rho-assoziierte Proteinkinase) und Citron-Kinase wahrscheinlich ebenfalls dazu beitragen.
Zusätzlich zu den wichtigsten MLCK-Isoformen, deren Funktionen oben erörtert wurden, kodiert das MLCK-Gen für Telokin, auch bekannt als kinase-related protein (KRP). Telokin wird durch einen Promotor erzeugt, der in einer intronischen Region nahe dem 3′-Ende des MLCK-Gens liegt. Dadurch wird ein verkürztes Genprodukt erzeugt, das mit dem C-Terminus von MLCK identisch ist. Telokin, von dem zwei Isoformen bekannt sind, wird ausschließlich in der glatten Muskulatur exprimiert und stabilisiert unphosphoryliertes Myosin.