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1、PKA和PKC的分子结构和作用机制王建沅宁波大学摘要：蛋白激酶PKA和PKC是G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路中的重要的信号转导因子，参与多种细胞功能活动的调节，在细胞通讯中发挥着不可替代的作用。本文主要论述了PKA和PKC的分子结构特征以及在信号转导过程中的作用机制。关键词：细胞通讯；PKA;PKC;分子结构；作用机制TheMolecularStructureandMechanismofPKAandPKCAbstract:proteinkinasePKAandPKCareimportantsignaltransductionfactorsparticipatingincellsignali
2、ngpathwaysmediatedbyGprotein,involveavarietyofcellularfunctionalactivitiesandplayanirreplaceableroleincellcommunication.ThispapermainlydiscussedthemolecularstructurecharacteristicsandthemechanismofPKAandPKCinsignaltransduction.Keywords:Cellcommunication;PKA;PKC;Molecularstructure;Mechanismofaction1引
3、言蛋白激酶可以通过使其他蛋白发生磷酸化作用而改变它们的活性，生物信号在细胞内传递的基本和主要方式就是蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化作用”)1。简单地说，蛋白激酶在细胞中起到了“开关”的作用，通过磷酸化控制某些蛋白质的活性，调控细胞信号的传导和功能活性的发挥。可逆蛋白质磷酸化作用的发现在细胞生物学发展史上具有重要的意义，由此美国西雅图华盛顿大学医学院两位生物化学家克雷布斯(E.G.Krebs)和费希尔(E.H.Fischer)荣获了1992年的诺贝尔医学奖2。“可逆蛋白质磷酸化作用”是细胞内信息代谢的主要动力和方式，在细胞代谢、生长、分化、增殖和癌变的调控
4、中具有本质意义3。其在细胞中的“开关”作用使人们想到可以通过人工手段对功能蛋白(酶)磷酸化和去磷酸化修饰实现定向地调节细胞代谢、生长、分化、增殖。这一方法在医药、食品和化学工业等方面都具有广泛的应用价值。蛋白激酶的定义是能催化腺昔三磷酸(ATP)上的丫-磷酸转移到蛋白质分子中的丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)残基羟基、酪氨酸(Tyr)残基酚羟基，或赖氨酸(Lys)残基的&-氨基、组氨酸(His)残基之咪哩基和精氨酸(Arg)残基之月瓜基上的一类磷酸转移酶。目前发现真核细胞蛋白激酶超家族所含蛋白激酶总计有434种4。蛋白激酶A(PKA)白激酶C(PKC)都是G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路的
5、组成成分。PKA主要参与以cAMP为第二信使的信号通路，而PKC参与磷脂酰肌醇双信号通路。本文主要描述了一下PKA和PKC的分子结构以及参与细胞功能调控地作用机制。2PKA2.1PKA的分子结构特征2.1.1蛋白激酶A(PKA)的结构无活性的PKA由2个调节蛋白亚基R和2个催化亚基C组成的四聚体5。R亚基有两种类型，分别为I类(RI):RI49kD,由Riot和RIE构成；II类(RII):RII55kD,由RIM和RII&构成，C亚基40kD，由Cot、CE、C构成，PKA全酶：R2C2180kD。2.1.2 R亚基的结构特点R亚基有三个结构域6,N端为二聚化结构域，负责与另一个R基聚合；C
6、端有两个cAMP的结合位点，分别为A、B结构域，cAMP与R亚基结合是以协同方式发生的，A结构域与第一个cAMP的结合会降低B结构域与第二个cAMP结合的解离常数；二聚化结构域和cAMP结构域之间为假底物模体(在RI)或真底物模体(在RII),其氨基酸组成分别为RRNAIH(RI)和RRVSVC(RII)，其功能是与C亚基结合，产生自身抑制作用。2.1.3 C亚基的结构特点N端有一个ATP结合区回，富含甘氨酸序列：GXGXXGX16K;在Lys72和Glu91形成离子对，Ala70与腺昔酸的识别有关；催化中心位于分子中部，具有结合多肽底物和催化磷酸基团转移的作用，R165DLK168PEN17
7、1氨基酸残基构成一个环，其中D166(ASP)是磷酸基团转移的基础，K168(Lys)具有稳定中间态和降低活化能的作用，Asp184是金属离子的结合位点。2.2PKA的激活机制PKA的功能是激发底物磷酸化，即将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化，被PKA磷酸化了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。以cAMP为第二信使的信号通路的主要效应是通过活化PKA使下游靶蛋白磷酸化，从而影响细胞代谢和细胞行为，这是细胞快速应答胞外信号的过程；另外还有细胞缓慢应答胞外信号的过程，其反应链可表小为:激素一G蛋白耦联受体一G蛋白一腺昔酸环化酶一cAMPPKA基因调控蛋白一基因转录7。PKA发挥催化功能的第一步是PKA的活化。在没有cAMP时，PKA以钝化复合体形式存在。当细胞膜上的G蛋白耦联受体与配体结合后，G蛋白活化，促使腺昔酸环化酶产生cAMP后，cAMP与调节亚基R结合，改变R构象，使调节亚基R和催化亚基C解离,释放出催化亚基，从而使PKA活化。其活化途径可以用下图表示:cAMP瓶化亚单间I所(弓I自于http:/
