The DYRK (Dual-specificity tYrosine-phosphorylation Regulated protein Kinase) family consists of five related protein kinases (DYRK1A, DYRK1B, DYRK2, DYRK3, DYRK4). DYRKs show homology to Drosophila Minibrain, and DYRK1A in human chromosome 21 is responsible for various neuronal disorders including human Down syndrome. Here we report identification of cellular proteins that associate with specific members of DYRKs. Cellular proteins with molecular masses of 90, 70, and 50-kDa associated with DYRK1B and DYRK4. These proteins were identified as molecular chaperones Hsp90, Hsp70, and Cdc37, respectively. Microscopic analysis of GFP-DYRKs showed that DYRK1A and DYRK1B were nuclear, while DYRK2, DYRK3, and DYRK4 were mostly cytoplasmic in COS7 cells. Overexpression of DYRK1B induced nuclear re-localization of these chaperones with DYRK1B. Treatment of cells with specific Hsp90 inhibitors, geldanamycin and 17-AAG, abolished the association of Hsp90 and Cdc37 with DYRK1B and DYRK4, but not of Hsp70. Inhibition of Hsp90 chaperone activity affected intracellular dynamics of DYRK1B and DYRK4. DYRK1B and DYRK4 underwent rapid formation of cytoplasmic punctate dots after the geldanamycin treatment, suggesting that the chaperone function of Hsp90 is required for prevention of protein aggregation of the target kinases. Prolonged inhibition of Hsp90 by geldanamycin, 17-AAG, or ganetespib, decreased cellular levels of DYRK1B and DYRK4. Finally, DYRK1B and DYRK4 were ubiquitinated in cells, and ubiquitinated DYRK1B and DYRK4 further increased by Hsp90 inhibition with geldanamycin. Taken together, these results indicate that Hsp90 and Cdc37 discriminate specific members of the DYRK kinase family and play an important role in quality control of these client kinases in cells.

DYRK（双特异性酪氨酸磷酸化调节蛋白激酶）家族由五种相关蛋白激酶（DYRK1A、DYRK1B、DYRK2、DYRK3、DYRK4）组成。DYRKs 与果蝇小脑同源和人类 21 号染色体中的 DYRK1A 负责各种神经元疾病，包括人类唐氏综合症。在这里，我们报告了与 DYRKs 的特定成员相关联的细胞蛋白的鉴定。分子质量为 90、70 和 50-kDa 的细胞蛋白与 DYRK1B 和 DYRK4 相关。这些蛋白质分别被鉴定为分子伴侣 Hsp90、Hsp70 和 Cdc37。GFP-DYRKs 的显微分析表明 DYRK1A 和 DYRK1B 是细胞核，而 DYRK2、DYRK3 和 DYRK4 在 COS7 细胞中主要在细胞质中。DYRK1B 的过表达诱导这些分子伴侣与 DYRK1B 的核重新定位。用特定的 Hsp90 抑制剂、格尔德霉素和 17-AAG 处理细胞，消除了 Hsp90 和 Cdc37 与 DYRK1B 和 DYRK4 的关联，但不消除 Hsp70 的关联。抑制 Hsp90 分子伴侣活性会影响 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞内动力学。在格尔德霉素处理后，DYRK1B 和 DYRK4 经历了细胞质点状点的快速形成，这表明 Hsp90 的伴侣功能是防止靶激酶的蛋白质聚集所必需的。格尔德霉素、17-AAG 或 ganetespib 对 Hsp90 的长期抑制降低了 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞水平。最后，DYRK1B 和 DYRK4 在细胞中被泛素化，并且通过格尔德霉素对 Hsp90 的抑制进一步增加了泛素化的 DYRK1B 和 DYRK4。总之，这些结果表明 Hsp90 和 Cdc37 可以区分 DYRK 激酶家族的特定成员，并在细胞中这些客户激酶的质量控制中发挥重要作用。在格尔德霉素处理后，DYRK1B 和 DYRK4 经历了细胞质点状点的快速形成，这表明 Hsp90 的分子伴侣功能是防止靶激酶的蛋白质聚集所必需的。格尔德霉素、17-AAG 或 ganetespib 对 Hsp90 的长期抑制降低了 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞水平。最后，DYRK1B 和 DYRK4 在细胞中被泛素化，并且通过格尔德霉素对 Hsp90 的抑制进一步增加了泛素化的 DYRK1B 和 DYRK4。总之，这些结果表明 Hsp90 和 Cdc37 可以区分 DYRK 激酶家族的特定成员，并在细胞中这些客户激酶的质量控制中发挥重要作用。在格尔德霉素处理后，DYRK1B 和 DYRK4 经历了细胞质点状点的快速形成，这表明 Hsp90 的伴侣功能是防止靶激酶的蛋白质聚集所必需的。格尔德霉素、17-AAG 或 ganetespib 对 Hsp90 的长期抑制降低了 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞水平。最后，DYRK1B 和 DYRK4 在细胞中被泛素化，并且通过格尔德霉素对 Hsp90 的抑制进一步增加了泛素化的 DYRK1B 和 DYRK4。总之，这些结果表明 Hsp90 和 Cdc37 可以区分 DYRK 激酶家族的特定成员，并在细胞中这些客户激酶的质量控制中发挥重要作用。这表明 Hsp90 的分子伴侣功能是防止目标激酶的蛋白质聚集所必需的。格尔德霉素、17-AAG 或 ganetespib 对 Hsp90 的长期抑制降低了 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞水平。最后，DYRK1B 和 DYRK4 在细胞中被泛素化，并且通过格尔德霉素对 Hsp90 的抑制进一步增加了泛素化的 DYRK1B 和 DYRK4。总之，这些结果表明 Hsp90 和 Cdc37 可以区分 DYRK 激酶家族的特定成员，并在细胞中这些客户激酶的质量控制中发挥重要作用。这表明 Hsp90 的分子伴侣功能是防止目标激酶的蛋白质聚集所必需的。格尔德霉素、17-AAG 或 ganetespib 对 Hsp90 的长期抑制降低了 DYRK1B 和 DYRK4 的细胞水平。最后，DYRK1B 和 DYRK4 在细胞中被泛素化，并且通过格尔德霉素对 Hsp90 的抑制进一步增加了泛素化的 DYRK1B 和 DYRK4。总之，这些结果表明 Hsp90 和 Cdc37 可以区分 DYRK 激酶家族的特定成员，并在细胞中这些客户激酶的质量控制中发挥重要作用。