阐明蛋白激酶A的结构与功能

1、 阐明蛋白激酶A的结构与功能。
R亚基:
I 类(RI): RI  49 kD , RIα 、  RIβ  II 类(RII): RII  55 kD , RIIα 、 RIIβ
C亚基:Cα、Cβ、Cγ ,40 kD PKA全酶:R2C2  180 kD
1.  C亚基的结构特点:
1 N-端有一个ATP结合区,富含甘氨酸序列: GXGXXGX16K
在Lys72和Glu91形成离子对
2 Ala 70 与腺苷酸的识别有关
3 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
4 R165DLK氧化钼168PEN171氨基酸残基构成一个环,其中D166(Asp)是磷酸基团转移的基础。
5 K168(Lys)具有稳定中间态和降低活化能的作用
6 Asp184是金属离子结合位点
2.  R亚基的结构特点:
1 R亚基分为3个结构域
2 N端是二聚化结构域,负责和另一个R亚基的聚合
3 C端有两个cAMP结构域,分为A、B结构域。A结构域结合cAMP较慢、B结构域是优先结合cAMP的位点
4 在二聚化结构域和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:RRNAIH (RI) / RRVSVC (RII)
四、PKA功能:
5 C亚基具有催化活性,它识别底物为RRXS/T 和RXS/T,在接受磷酸基团S/T的羧基端的氨基酸为蔬水氨基酸。在测定PKA活性时,肝丙酮酸激酶的底物:肯普肽(kemptide) , LRRASLG是很好的底物,若七肽的S改为A,则转变为抑制剂。
6 R亚基是cAMP结合的靶蛋白,在PKA的四聚体中,它作为“假底物”而抑制C亚基发挥催化作用,只有当cAMP结合R亚基后,解离状态的C亚基才有催化作用
7 PKA全酶分子是由四个亚基组成的四聚体, 其中两个是调节亚基(regulatory subunit, 简称R 亚基),另两个是催化亚基(catalytic subunit, 简称 C 亚基)。R亚基的相对分子质量为49~55kDa, C亚基的相对分子质量为40kDa,总相对分子质量约为180kDa;全酶没有活性。在大多数哺乳类细胞中, 至少有两类蛋白激酶A, 一类存在于胞质溶胶, 另一类结合在质膜、核膜和微管上。
8   激酶是激发底物磷酸化的酶,所以蛋白激酶A的功能是将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, 被蛋白激酶磷酸化了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。
9   一般认为, 真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸化而实现的。
10   蛋白激酶A(Protein Kinase A,PKA):由两个催化亚基和两个调节亚基组成(图8-1
5),在没有cAMP时,以钝化复合体形式存在。cAMP与调节亚基结合,改变调节亚基构象,使调节亚基和催化亚基解离,释放出催化亚基。活化的蛋白激酶A催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化,于是改变这些蛋白的活性,进一步影响到相关基因的表达。
2、 蛋白激酶B的激活机理与在信号传导中的作用?
在细胞膜上,PI-3k 的产物PI-3,4-P2或PI-3,4,5-P3结合PKB的PH结构域,使PKB向膜转位或二聚化,从而被PKB激酶磷酸化。PI-3,4,5-P3还有底物第二信使作用,能别构激活PKB激酶PKBK,使PKB发生Thr308磷酸化,从而发生部分活化. PKB激酶(PDK-2)能特异磷酸化Ser473,完全活化PKB
PKB的功能:
在体外,PKB可以磷酸化合成肽: RXRYZ(S/T)(Hy)
在体内:
磷酸化糖原合成酶激酶3-糖原合成增加
葡萄糖的吸收
核糖体蛋白S6激酶(p70S6k)-有关蛋白质生物合成
细胞的存活、增殖
细胞分化
细胞周期的调节
3、 CaM-PK的结构特点与激活过程?
CaM-PK有5个亚型,II了解较清楚,能催化突触蛋白I的位点II磷酸化(CaM-PK II)。由8-10个亚基组成,每个亚基50-60 kd,有5种不同型号亚基:αββ'γδ等。
CaM-PK II的各种亚基相似,由4个结构域组成
1. 激酶域:
2. 自抑制域:
3. 钙调蛋白结合域:
4. 聚合域:
自抑制域和激酶域结合使酶无活力
1 Ca2+ / CaM与酶的CaM结合域结合使酶变构,自抑制域脱离激酶域,从而使酶活化。
2 活化酶Thr286自身磷酸化而成Ca2+不依赖型.
3 Ca2+不依赖型的酶因Thr286磷酸化而有活力.
4、 阐明丝裂原激活蛋白激酶3个家族的成员与在信号流中的作用?
丝裂原激活蛋白激酶
mitogen-activation protein kinase;MAP kinase;MAPK
MAP激酶
b衰变细胞受激发后因发生磷酸化而被激活的一类丝氨酸苏氨酸蛋白激酶,包括Erk、Jnk和p38,可使某些关键性转录因子发生磷酸化而诱导新基因的表达。
第六节、丝裂原激活蛋白激酶家族
Mitogen-activated protein kinase  简写:MAPK)
Ser/Thr蛋白激酶;三个亚家族:
1. 胞外应答激酶:Extracellularly - responsive kinase (ERK)
2. c-Jun 氨基末端激酶:c-Jun N-terminal kinase (JNK)
3. p38-丝裂原激活蛋白激酶 (p38-MAPKs)
MAPK的活化特点:要经过级联激活系统:
MAPKKK        MAPKK        MAPK
2. MEK (包括MEK1和MEK2)
希尔斯  胞外应答激酶:Extracellularly - responsive kinase (ERK)
1 有一个富含Pro的结构域,可以结合Raf,并作为 Raf的底物受磷酸化而激活。
2 MEK是可溶性的酶
3 有双功能的激酶:催化MAPK分子中的Thr-X-Tyr (TXY)模体的Thr和Tyr残基的磷酸化。
桐城派散文4 TXY的模体通常是TEY(Thr-Glu-Tyr), MEK又称为TEY激酶
3. ERK:细胞外应答激酶
1 有三种ERK:  ERK1, 44 kD;  ERK2, 42 kD;    ERK3, 62 kD;
2 ERK1& 2: 依赖Ser/Thr蛋白激酶,优先磷酸化Pro-X-Ser/Thr或 Ser/Thr- Pro结构
3 ERK3磷酸化模体:Ser-Glu-Gly (SEG)
4 ERK作用:ERK受MEK活化后转位到细胞核内,使很多依赖磷酸化激活的转录因子或与转录过程有关的酶、蛋白质磷酸化。 如转录因子:Elk-1, TAL-1,  RNA聚合酶II;核蛋白:c-
Fos, c-Myc, c-Myb, Ets-2, p53, STAT; 结构蛋白:微管相关蛋白-2,调节细胞的结构。
(二)JNK系统的级联成员
c-Jun氨基末端激酶(JNK):磷酸化转录因子c-Jun的氨基末端,而得名。
紧张活化蛋白激酶(SAPK):
级联成员:
        MEKK—JNKK—JNK
1.  MEKK:  属于MAPKKK家族 (相当于 ERK信号流中的Raf )
1 成员:MEKK1 ,  2  ,  3
2 MEKK1在静息细胞中和抑制剂结合,外界刺激信号脱落抑制剂而激活。
氨基甲酸酯
3 Cdc 42 和小G 蛋白Rac 通过P21蛋白活化激酶-1(PAK-1)调节MEKK1
4 MAKK3除作用JNKK外,还能优先激活 MEK
2. JNKK: 属于MAPKK家族,相当于 ERK信号流中的MEK
1 JNKK具有双功能激酶
2 磷酸化底物JNK蛋白Thr-Pro-Tyr (TPY)模体中的T&Y
中国糖酒网3 JNKK  又称TPY激酶
4 JNKK能激活p38-MAPK
3. JNK属于MAPK家族,相当于 ERK信号流中的ERK
1 JNK成员:JNK1、JNK2、JNK3
2 JNK1和JNK2在多细胞中表达,JNK3 只在神经细胞中表达
3 JNK  可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。
4 可使转录因子TCF、ATF-2 磷酸化
(三) p38-MAPK 系统的级联成员
1.  p38蛋白:
脂多糖(Lipopolysccharide LPS) 结合CD14后,引起细胞内MAPK信号流的激活,诱导了一种分子量38 kd 的蛋白质发生酪氨酸磷酸化,这种蛋白质称之.
2.  p38蛋白成员 (MAPK成员);
ASK1      MKK3/ MKK6          p38

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