蛋白激酶：细胞信号转导的关键酶类

蛋白激酶

一、蛋白激酶的定义与分类

蛋白激酶（protein kinases，简称PK）是一类催化蛋白质磷酸化过程的酶，其在细胞内信号转导、细胞周期调控等过程中发挥着至关重要的作用。蛋白质的磷酸化过程是神经信息在细胞内传递的最后环节，能够导致离子通道蛋白及通道门的状态变化。蛋白激酶在神经细胞内种类繁多，根据其活化条件的不同，可分为蛋白激酶A、蛋白激酶G、蛋白激酶C和钙调蛋白的蛋白激酶等。

已发现的蛋白激酶约有400多种，分子内都存在一个同源的由约270个氨基酸残基构成的催化结构区。这类酶催化从ATP转移出磷酸并共价结合到特定蛋白质分子中某些丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基的羟基上，从而改变蛋白质、酶的构象和活性。根据底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类，蛋白激酶可分为以下五类：

丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶：催化蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基的羟基被磷酸化。
酪氨酸(Tyr)蛋白激酶：催化蛋白质的酪氨酸残基的酚羟基被磷酸化。
组氨酸蛋白激酶：催化蛋白质的组氨酸、精氨酸或赖氨酸的碱性基团被磷酸化，主要出现于“双组分信号系统”。
色氨酸蛋白激酶：催化蛋白质的色氨酸残基被磷酸化。
天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶：催化蛋白质的酰基被磷酸化。

二、蛋白激酶的研究历史

蛋白激酶的研究可以追溯到20世纪50年代，当时发现了一类催化酪蛋白、卵黄高磷蛋白或其他蛋白质磷酸化的酶。70年代在哺乳动物的十多种组织器官中又发现了一类很重要的蛋白激酶——环腺苷酸（cAMP）蛋白激酶，以后在昆虫和大肠杆菌中也有报道。80年代发现了酪氨酸蛋白激酶，它可以催化自身磷酸化，也可以磷酸化其他的蛋白质，其磷酸化反应专一地发生在特定的酪氨酸的羟基上。某些肿瘤病毒的变态蛋白以及一些生长因子的受体具有酪氨酸蛋白激酶活性。

三、蛋白激酶的分布与功能

蛋白激酶在细胞内的分布遍及核、线粒体、微粒体和胞液。一般分为以下三大类：

底物专一的蛋白激酶：如磷酸化酶激酶，丙酮酸脱氢酶激酶等。
依赖于环核苷酸的蛋白激酶：如环腺苷酸（cAMP）蛋白激酶，环鸟苷酸（cGMP）蛋白激酶。
其他蛋白激酶：如组蛋白激酶等。

cAMP蛋白激酶以活化型和非活化型两种形式存在于生物体中，它们的比例受到多种激素的调节控制。cAMP蛋白激酶是由4个亚基组成——两个能与cAMP结合的调节亚基（R）和两个非活化的能催化磷酸基团转移的催化亚基（C）。当细胞内cAMP浓度升高时，cAMP蛋白激酶解离成调节双亚基和两个活化的催化亚基。

蛋白激酶在供体ATP和活化剂钙离子（Ca2+）存在下，能把低活性的磷酸化酶激酶磷酸化，使它变为高活性的磷酸化酶激酶，后者又能把低活性的磷酸化酶b经磷酸化转变成为高活性的磷酸化酶a，从而使糖原降解顺利进行。同时，蛋白激酶又能使高活性的糖原合成酶a磷酸化成为低活性的糖原合成酶b，使糖原合成速度减慢。这样在cAMP浓度的调节下使糖原的生成和降解代谢达到平衡。

四、蛋白激酶A的结构与功能

蛋白激酶A（Protein kinase A，简称PKA），也称为环磷酸腺苷依赖蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase、简称cAPK），是一种酶，其活性依赖于细胞中环磷酸腺苷（cAMP）的含量。PKA是一个全酶，由两个调控次单位和两个代谢次单位组成。当细胞中的cAMP较少时，PKA虽然会暂时失去活性，但仍然可以保持结构完整。当cAMP浓度增加时，cAMP会结合到调控次单位上的活性区，使PKA的构形改变，进而将两个代谢次单位释放。自由的代谢次单位可以参与一些化学反应。

PKA在细胞内的分布广泛，主要存在于大脑皮层和纹状体。它在细胞信号转导中发挥着关键作用，通过磷酸化特定的蛋白质，调节细胞的生理功能。例如，PKA可以磷酸化并激活磷酸化酶激酶，进而促进糖原的降解。同时，PKA还可以磷酸化并抑制糖原合成酶，使糖原合成速度减慢，从而在cAMP浓度的调节下使糖原的生成和降解代谢达到平衡。

五、蛋白激酶的生物学意义

蛋白激酶在细胞的增殖、分化、凋亡、代谢等过程中发挥着关键作用。通过磷酸化特定的蛋白质，蛋白激酶可以调节蛋白质的活性、构象和功能，从而影响细胞的生理过程。例如，蛋白激酶C（PKC）可以被二酰甘油（DG）激活，参与细胞的信号转导和基因表达调控。钙调蛋白的蛋白激酶可以被钙离子和钙调蛋白激活，参与细胞的钙信号转导和肌肉收缩等过程。

蛋白激酶的异常调控可能导致多种疾病的发生，如癌症、糖尿病、心血管疾病等。因此，深入研究蛋白激酶的结构、功能和调控机制，对于理解细胞生物学和疾病的发生发展具有重要意义。

名称	货号	规格
Sera-Mag SpeedBeads 蛋白 A/G 磁性颗粒	17152104010150	5ml
HOIL-1 蛋白	bulk-HOIL-1-EA	EA
重组人GroEL（HSP60）蛋白	abs44073570-5ug	5ug
快速FITC 抗体(蛋白)标记试剂盒	abs90007-3T	3T