Die Cyclin-abhängige Kinase oder CDK ist eine Art enzymatisches Protein, das in eukaryontischen Zellen vorkommt und eine Schlüsselrolle im Zellstoffwechsel und der Zellerneuerung spielt, einer Reihe biologischer Prozesse, die zusammen als Zellzyklus bezeichnet werden. Mehrere Proteinkinasen werden auch als Gene klassifiziert, die etwa 2 Prozent aller menschlichen Gene ausmachen. Der Mechanismus der CDK-Aktivität basiert auf der Phosphorylierung oder dem Prozess, Phosphatgruppen zu Substratproteinen beizutragen. Damit ein Protein jedoch durch Phosphorylierung modifiziert werden kann, muss es einen Komplex mit einer anderen Proteinart bilden, die als Cyclin bekannt ist. Aus diesem Grund wird dieses spezielle Protein als Cyclin-abhängige Kinase bezeichnet.
Abgesehen von der Regulierung der Zellfunktion stellt die andere signifikante Aktivität, die mit der cyclinabhängigen Kinase verbunden ist, den Weg für die Signalübertragung bereit. Mit anderen Worten, Zellen sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren, indem sie CDK-Enzyme als Botenstoffe einsetzen. Während dieser Prozess für Biologie-Enthusiasten faszinierend sein mag, ist er aufgrund seiner Bedeutung für die Entwicklung von Krankheiten von primärem Interesse für die medizinische Gemeinschaft. Tatsächlich wird eine gestörte Signalübertragung als weitgehend verantwortlich für das Auftreten vieler Krankheiten angesehen, darunter Herzkrankheiten, Diabetes, Krebs und viele Autoimmunerkrankungen.
Eine der vielversprechendsten Anwendungen zur Behandlung solcher Erkrankungen ist die Möglichkeit, die cyclinabhängige Kinaseaktivität in Zellen abzufangen. Tatsächlich wurde gezeigt, dass einige Medikamente, die auf CDK abzielen und diese hemmen, die Apoptose oder den Zelltod fördern. Dieses Ergebnis ist insbesondere im Hinblick auf die Bekämpfung des Tumorwachstums und der Krebsausbreitung von Bedeutung. Darüber hinaus scheinen diese Medikamente neutrophile Granulozyten zu beeinflussen, die zur Entwicklung chronischer Entzündungskrankheiten wie Arthritis beitragen. Da diese Medikamente jedoch auch den Cyclin-abhängigen Kinase-vermittelten Signalweg beeinflussen und zu unerwünschten Nebenwirkungen führen können, ist mehr Forschung erforderlich, um sicherzustellen, dass nur Rezeptorzellen angegriffen werden.
Es gibt auch verschiedene Arten von CDK-Proteinen, die gezielt eingesetzt werden können, um eine Vielzahl von Reaktionen zu verhindern. Zum Beispiel kann die Hemmung der cyclinabhängigen Kinase 2 dazu beitragen, Haarausfall zu verhindern, der häufig während einer Chemotherapie auftritt, während die Manipulation der cyclinabhängigen Kinase 4 die Regulation von Rb, einem Protein, das mit der Tumorsuppression verbunden ist, beeinflussen kann.
Proteinkinasen wirken auch anders bei der zellulären Regulation. Während jeder Typ die Phosphorylierung initiiert, indem er eine Phosphatgruppe von Adenosin-5-triphosphat (ATP) entlehnt, muss er auch in der Lage sein, die Phosphate an eine verfügbare Hydroxylgruppe zu binden, die zu einer von drei Aminosäuren gehört. Die meisten Kinasen erreichen dies durch die Auswahl der Aminosäuren Serin und Threonin, während andere nach Tyrosin suchen. Es gibt jedoch einige, die mit allen drei kompatibel sind.