蛋白激酶C

蛋白激酶C

蛋白激酶C(protein kinase C,PKC) 是G蛋白偶聯受體系統中的效應物, 在非活性狀態下是水溶性的,游離存在於胞質溶膠中,激活後成為膜結合的酶。蛋白激酶C的激活是脂依賴性的,需要膜脂DAG的存在,同時又是Ca2+依賴性的,需要胞質溶膠中Ca2+濃度的升高。當DAG在質膜中出現時,胞質溶膠中的蛋白激酶C被結合到質膜上,然後在Ca2+的作用下被激活。同蛋白激酶A一樣,蛋白激酶C屬於多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶。

蛋白激酶C作用

同蛋白激酶A一樣,蛋白激酶C屬於多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶。

(一)PKC亞類

到目前為止,在哺乳動物組織內已確定10種PKC亞類(8-3),分為A、B、C三組,A組稱為典型或傳統的PKC(classicalor conventional PKC,cPKC),包括α、βI、βⅡ和 γ亞類,其中βI和βⅡ有高度的同源性,是由同一mRNA的不同剪接而成,A組成員分子量在76-78kDa。B組為新型PKC(novel PKC,nPKC),包括δ、ε、η(L)和θ亞類,分子量在77-83kDa。C組為非典型PKC(atypicalPKC,aPKC),由ζ和λ亞類組成,分子量較小為67kDa。

(二)PKC的結構

PKC亞類的分子結構

PKC的所有亞類都由一條單肽鏈組成(圖8-11),分子量大約為67-83kDa,其結構可分為四個保守區C1-C4(mPKC和aPKC缺少C2區)和五個可變區V1-V5。基中C1區可能是膜結合區,並且含有富含半胱氨酸的隨機重複序列Cys-X2-Cys-X13(14)-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys(X代表任何一種胺基酸),這段順序與在許多金屬-蛋白質及轉錄調節有關的DNA結合蛋白中的半胱氨酸-鋅-DNA結合指形區(cysteine-Zinc-DNabinding finger)保守順序Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys相似。對PKC的多肽片段進行分析發現,該序列與佛波酯和二醯基甘油(DAG)的結合有關。C2區與PKC對Ca2+的敏感性有關。C1和C2在結構上不同於其它蛋白激酶,能結合Ca2+、磷脂、DAG和TPA,因此C1和C2區又稱為調節區。C3區包括一個ATP結合序列Gly-X-Gly-X-X-Gly-Lys,該區域與其它蛋白激酶的ATP結合位點具有很高的同源性,又稱催化區。C4區包含一個底物結合區,是識別磷酸化底物所必需的。

蛋白激酶圖示蛋白激酶圖示
蛋白激酶C蛋白激酶C

已發現了至少11種亞型,其結構有一定的保守性而又有所差別,導致其功能和調控的多樣性。新合成的PKC一般需要經歷活化莖環(Activation-loop,A-loop)、轉角模體(Turn motif,TM)以及疏水模體(hydrophobic motif,HM)的程式性磷酸化過程才能成熟,獲得進一步活化的功能。

PKC的作用

肝細胞中兩個第二信使的協同作用,促進糖原分解並抑制糖原合成肝細胞中兩個第二信使的協同作用,促進糖原分解並抑制糖原合成

蛋白激酶C是一種細胞質酶,在未受刺激的細胞中,PKC主要分布在細胞質中,呈非活性構象。一旦有第二信使的存在,PKC將成為膜結合的酶,它能激活細胞質中的酶,參與生化反應的調控,同時也能作用於細胞核中的轉錄因子,參與基因表達的調控,是一種多功能的酶。

●對糖代謝的控制

在肝細胞中,蛋白激酶C與蛋白激酶A協作磷酸化糖原合成酶,抑制葡萄糖聚合酶(glucose-polymerizingenzyme)的活性,促進糖原代謝

cAMP介導的促進糖原分解、抑制糖原合成作用是由胰高血糖素受體和β腎上腺素受體結合了相應激素所引起;而IP3、DAG和Ca2+介導的促進糖原分解和抑制糖原合成的是由α腎上腺受體結合腎上腺素所引起。cAMP激活蛋白激酶A,而IP3、DAG和Ca2+激活蛋白激酶C.

●對細胞分化的控制

肌細胞生成素是一種轉錄因子,在肌細胞分化中起關鍵作用。在成肌細胞(myoblast)中,蛋白激酶C可使肌細胞生成素磷酸化,抑制了肌細胞生成素與DNA結合的能力,因而阻止了細胞分化為肌纖維。

蛋白激酶C激活特定基因轉錄的兩種途徑蛋白激酶C激活特定基因轉錄的兩種途徑

●參與基因表達調控

蛋白激酶C至少可通過兩種途徑參與基因表達的控制。一種途徑是蛋白激酶激活一個磷酸化的級聯繫統,使MAP蛋白激酶磷酸化,磷酸化的MAP蛋白激酶將基因調節蛋白Elk-1磷酸化,使之激活。激活了Elk-1與一個短的DNA序列(稱為血清反應元件,SRE)結合,然後與另一個因子(血清反應因子,SRF)共同調節基因表達。另一種途徑是蛋白激酶磷酸化並激活抑制蛋白Iκ-B,釋放基因調節蛋白NF-κ-B,使之進入細胞核激活特定基因的轉錄。

●此外,有人認為PKC能夠催化未被其他激酶催化的蛋白,如催化與分泌和增殖有關的蛋白磷酸化。還可以活化Na+-K+交換系統、使細胞內H+減少、提高細胞質中的pH,還可以提高Na+/K+泵的運轉等。 蛋白激酶C在細胞的生長、分化、細胞代謝以及轉錄激活等方面具有非常重要的作用 。

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