Jump to content

Протеинкиназа а

(Перенаправлено из протеинкиназы А )
КАМФ-зависимая протеинкиназа (протеинкиназа А)
КАМФ-зависимая протеинкиназа Hetero12mer, SUS Scrofa
Идентификаторы
ЕС №. 2.7.11.11
CAS №. 142008-29-5
Альт. имена STK22, PKA, PKA C
Базы данных
Intenz Intenz View
Бренда Бренда вход
Расширение Вид Nicezyme
Кегг Кегг вход
Метатический Метаболический путь
Напрямую профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBE PDBSUM
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

В клеточной биологии протеинкиназа A ( PKA ) является семейством серин-треонинкиназы [ 1 ] чья активность зависит от клеточных уровней циклического AMP (CAMP). PKA также известен как CAMP-зависимая протеинкиназа ( EC 2.7.11.11 ). PKA имеет несколько функций в клетке, включая регуляцию гликогена , сахара и липидов метаболизма . Его не следует путать с 5'- AMP-активированной протеинкиназой ( AMP-активированная протеинкиназа ).

Протеинкиназа A, более точно известная как аденозин 3 ', 5'-монофосфат (циклический AMP), защищенная от PKA, была обнаружена химиками Эдмонд Х. Фишер и Эдвин Дж. Кребс в 1968 году. Они выиграли Нобелевскую премию. в области физиологии или медицины в 1992 году за их работу по фосфорилированию и дефосфорилированию и тому, как это связано с активностью PKA. [ 2 ]

PKA является одним из наиболее широко исследованных протеинкиназ , отчасти из -за его уникальности; Известно , что из 540 различных генов протеинкиназы, которые составляют кином человека , только одна другая протеинкиназа, казеинкиназа 2 , существует в физиологическом тетрамерном комплексе, что означает, что он состоит из четырех субъединиц. [ 1 ]

Разнообразие субъединиц PKA млекопитающих было реализовано после того, как доктор Стэн Макнайт и другие идентифицировали четыре возможных гена каталитических субъединиц и четыре регуляторных гена субъединицы. В 1991 году Сьюзен Тейлор и его коллеги кристаллизовали субъединицу PKA Cα, которая впервые выявила би-летобинскую структуру ядра протеинкиназы, обеспечивая план для всех других протеинкиназ в геноме (кином). [ 3 ]

Структура

[ редактировать ]

В неактивном апофермент PKA существует как тетрамер, который состоит из двух регуляторных субъединиц и двух каталитических субъединиц. Каталитическая субъединица содержит активный сайт, серию канонических остатков, обнаруженных в протеинкиназах , которые связывают и гидролизируют АТФ , и домен для связывания регуляторной субъединицы. Регуляторная субъединица имеет домены для связывания с циклическим AMP, доменом, который взаимодействует с каталитической субъединицей, и автоматическим ингибирующим доменом. Есть две основные формы регулирующей субъединицы; RI и RII. [ 4 ]

Клетки млекопитающих имеют как минимум два типа PKAS: тип I в основном в цитозоле , тогда как тип II связан с помощью его регуляторных субъединиц и специальных якорных белков, описанных в сечении якорной стоянки , с плазматической мембраной , ядерной мембраной с плазматической мембраной, митохондриальной внешней мембраной, с плазматической мембраной , митохондриальной внешней мембраной , митохондриальной внешней мембраной , митохондриальной и микротрубочки . В обоих типах, как только каталитические субъединицы освобождаются и активны, они могут мигрировать в ядро ​​(где они могут фосфорилировать регуляторные белки транскрипции), в то время как регуляторные субъединицы остаются в цитоплазме. [ 5 ]

Следующие человеческие гены кодируют субъединицы PKA:

Механизм

[ редактировать ]
Обзор: механизмы активации и инактивации PKA

Активация

[ редактировать ]

PKA также широко известен как CAMP-зависимая протеинкиназа, потому что традиционно считается активируемой посредством высвобождения каталитических субъединиц, когда уровни второго посланника называют циклическим аденозин-монофосфатом или цАМФ, повышаются в ответ на различные сигналы. Однако недавние исследования, оценивающие интактные голооферментные комплексы, в том числе регуляторные сигнальные комплексы, связанные с AKAP, показали, что локальная субсибилилярная активация каталитической активности PKA может происходить без физического разделения регуляторных и каталитических компонентов, особенно при физиологических концентрациях лагма Полем [ 6 ] [ 7 ] Напротив, экспериментально индуцированные физиологические концентрации цАМФ выше, что означает выше, чем обычно, наблюдаемые в клетках, способны вызывать разделение голоуферментов и высвобождение каталитических субъединиц. [ 6 ]

Внеклеточные гормоны, такие как глюкагон и адреналин , начинают внутриклеточный сигнальный каскад, который запускает активацию протеинкиназы А путем сначала связывания с G -белковым рецептором (GPCR) на клетке -мишени. Когда GPCR активируется его внеклеточным лигандом, конформационное изменение в рецепторе индуцируется , которое передается в прикрепленный внутриклеточный гетеротримерный комплекс G -белка с помощью динамики домена белка . Альфа -субъединица GS стимулированного G -белкового комплекса обменивается GDP на GTP в реакции, катализируемой GPCR и высвобождается из комплекса. Активированная альфа -субъединица GS связывается и активирует фермент, называемый аденилилуциклазой , который, в свою очередь, катализирует превращение АТФ в цАМФ, непосредственно повышая уровень цАМФ. Четыре молекулы лагеря способны связываться с двумя регуляторными субъединицами. Это делается с помощью двух молекул цАМФ, связывающих каждый из двух сайтов связывания цАМФ (CNB-B и CNB-A), что вызывает конформационные изменения в регуляторных субъединицах PKA, в результате чего субъединицы отсоединяют и развязают два, теперь активированные, каталитические субъединицы. [ 8 ]

После освобождения от ингибирующей регуляторной субъединицы каталитические субъединицы могут продолжать фосфорилировать ряд других белков в минимальном субстратном контексте ARG-ARG-X-Ser/THR., [ 9 ] Хотя они по -прежнему подвержены другим уровням регуляции, включая модуляцию с помощью ингибитора псевдосубата псевдосубстрата PKA, называемого PKI. [ 7 ] [ 10 ]

Ниже приведен список шагов, связанных с активацией PKA:

  1. Цитозольный лагерь увеличивается
  2. Две молекулы лагеря связываются с каждой регуляторной субъединицей PKA
  3. Регуляторные субъединицы выходят из активных участков каталитических субъединиц и комплекса R2C2 диссоциируются
  4. Свободные каталитические субъединицы взаимодействуют с белками с остатками фосфорилита Ser или Thr.

Освобожденные каталитические субъединицы могут затем катализировать перенос терминальных фосфатов АТФ в белковые субстраты в серине или треониновых остатках . Это фосфорилирование обычно приводит к изменению активности субстрата. Поскольку PKA присутствуют в различных клетках и действуют на различные субстраты, регуляция PKA и регуляция цАМФ участвуют во многих различных путях.

Механизмы дальнейшего эффекта могут быть разделены на прямое фосфорилирование белка и синтез белка:

  • В прямом фосфорилировании белка PKA напрямую либо увеличивает, либо снижает активность белка.
  • В синтезе белка PKA сначала напрямую активирует CREB , который связывает элемент ответа цАМФ (CRE), изменяя транскрипцию и, следовательно, синтез белка. В целом, этот механизм занимает больше времени (часы до дней).

Механизм фосфорилирования

[ редактировать ]

Остаток серина/треонина субстратного пептида ориентирован таким образом, что гидроксильная группа сталкивается с гамма -фосфатной группой связанной молекулы АТФ. И субстрат, АТФ и два иона MG2+ образуют интенсивные контакты с каталитической субъединицей PKA. В активной конформации спираль C упаковывается против N-концевой доли, а аспартатный остаток консервативного мотива DFG хелатирует ионы MG2+, помогая в позиционировании субстрата АТФ. Трихосфатная группа АТФ указывает из аденозинового кармана для переноса гамма-фосфата в серин/треонин пептидного субстрата. Существует несколько консервативных остатков, включая глутамат (E) 91 и лизин (K) 72, которые опосредуют позиционирование альфа-и бетафосфатных групп. Гидроксильная группа серинового/треонина пептидного субстрата атакует гамма-фосфатную группу на фосфоре посредством нуклеофильной реакции SN2, что приводит к переносу терминального фосфата в пептидный субстрат и расщепление фосфодиэфирной связи между бета-фосфатом и Гамма-фосфатные группы. PKA действует как модель для понимания Биология протеинкиназы , с положением консервативных остатков, помогающих различать активную протеинкиназу и неактивные псевдокиназные члены кинома человека.

Инактивация

[ редактировать ]
лагерь

Понижающая регуляция протеинкиназы А происходит с помощью механизма обратной связи и использует ряд ферментов гидролизующих фосфодиэстеразы (PDE) цАМФ (PDE), которые принадлежат субстратам, активируемым PKA. Фосфодиэстераза быстро превращает лагерь в AMP, тем самым уменьшая количество цАМФ, которое может активировать протеинкиназу A. PKA также регулируется сложной серией событий фосфорилирования, которые могут включать модификацию с помощью аутофосфорилирования и фосфорилирования регуляторными киназами, такими как PDK1. [ 7 ]

Таким образом, PKA контролируется частично уровнями лагеря . Кроме того, сама каталитическая субъединица может понижать фосфорилирование.

Регуляторный димер субъединицы PKA важен для локализации киназы внутри клетки. Домен димеризации и стыковки (D/D) димера связывается с доменом связывания а-киназы (AKB) якоря а-киназы (AKAP). AKAPS локализуют PKA в различных местах (например, плазматическая мембрана, митохондрии и т. Д.) В ячейке.

AKAPS связывают многие другие сигнальные белки, создавая очень эффективный сигнальный центр в определенном месте в ячейке. Например, AKAP, расположенный вблизи ядра клетки сердечных мышц, будет связывать как PKA, так и фосфодиэстеразу (CAMP гидролизу), что позволяет клетке ограничивать продуктивность PKA, поскольку каталитическая субъединица активируется после того, как цАМФ связывается с регуляторными субъединицами.

PKA фосфорилирует белки , которые подвергаются воздействию мотива аргинин-аргинин-X, в свою очередь (DE) активируют белки. Существуют много возможных субстратов PKA; Список таких субстратов доступен и поддерживается NIH . [ 11 ]

Поскольку экспрессия белка варьируется от типа клеток к типу клеток, белки, которые доступны для фосфорилирования, будут зависеть от клетки, в которой присутствует PKA. Таким образом, эффекты активации PKA варьируются в зависимости от типа ячейки :

Обзор таблица

[ редактировать ]
Тип ячейки Орган/система Стимуляторы
Лиганды G S - GPCRS
или ингибиторы PDE
Ингибиторы
Лиганды → G I - GPCRS
или PDE стимуляторы
Эффекты
адипоцит
миоциты ( скелетные мышцы ) мышечная система
миоциты ( сердечная мышца ) сердечно -сосудистый
миоциты ( гладкие мышцы ) сердечно -сосудистый Вносит свой вклад в вазодилатацию (фосфорилирует и тем самым инактивирует, миозиновую легкую цепь киназу )
гепатоцит печень
нейроны в ядрах прилежащих нервная система дофамин дофаминовый рецептор Активировать систему вознаграждения
Основные клетки в почках почка
Толстая восходящая ячейка конечности почка Вазопрессин V2 рецептор Стимулировать симпоры NA-K-2CL (возможно, только незначительный эффект) [ 14 ]
Корковая ячейка для сборов трубки почка Вазопрессин V2 рецептор стимулировать эпителиальный натриевый канал (возможно, только незначительный эффект) [ 14 ]
Внутренняя медуллярная коллекция клетка воздуховодов почка Вазопрессин V2 рецептор
проксимальная агитационная ячейка для трубки почка PTH PTH Рецептор 1 Ингибируйте NHE3 → ↓ h + секреция [ 16 ]
Juxtaglomerular Cell почка ренина Секреция

В адипоцитах и ​​гепатоцитах

[ редактировать ]

Адреналин и глюкагон влияют на активность протеинкиназы А, изменяя уровни цАМФ в клетке с помощью механизма G-белка, используя аденилатциклазу . Протеинкиназа А действует для фосфорилирования многих ферментов, важных для метаболизма. Например, протеинкиназа А-фосфорилирует ацетил-КоА-карбоксилаза и пируватдегидрогеназа . Такая ковалентная модификация оказывает ингибирующее влияние на эти ферменты, тем самым ингибируя липогенез и способствуя чистую глюконеогенез . Инсулин, с другой стороны, снижает уровень фосфорилирования этих ферментов, которые вместо этого способствуют липогенезу. Напомним, что глюконеогенез не происходит в миоцитах.

В Nucleus accumbens Neurons

[ редактировать ]

PKA помогает перенести/транслировать сигнал дофамина в клетки в прилегающем ядре , что опосредует вознаграждение, мотивацию и значимость задач . Подавляющее большинство восприятия вознаграждения включает в себя активацию нейронов в прилегающем ядре, некоторые примеры которых включают пол, лекарства для отдыха и пищу. Протеинкиназа А. Путь трансдукции сигнала помогает в модуляции потребления этанола и ее седативного эффекта. В исследовании мыши сообщается, что мыши с генетически сниженной передачей сигналов CAMP-PKA приводят к меньшему потреблению этанола и более чувствительны к его седативным эффектам. [ 18 ]

В скелетных мышцах

[ редактировать ]

PKA направлен на определенные субклеточные местоположения после привязки к AKAPS . Рецептор Райанодина (RYR) совместно с фосфорилированием мышц AKAP и RYR и оттоком CA 2+ увеличивается за счет локализации PKA в RYR AKAPS. [ 19 ]

В сердечной мышце

[ редактировать ]

В каскаде, опосредованном GPCR , известным как β 1 адренорецептор , активированный катехоламинами (в частности, норэпинефрино ), активируется PKA и фосфорилирует многочисленные мишени, а именно: каналы кальциума L-типа , фосфоламбан , тропонин I , миозиновое связывание протеинового протеина c, и калийские каналы-алонны, алистийские Channels Channels Channels Channels Channels Channels, тропонин I, связывание миозинового протеина c , и калийские каналы. Полем Это увеличивает нетропию , а также люситропию , увеличивая силу сокращения, а также позволяет мышцам быстрее расслабиться. [ 20 ] [ 21 ]

В формировании памяти

[ редактировать ]

PKA всегда считалась важной в формировании памяти . У плодовой мухи снижение активности экспрессии DCO (ген каталитического субъединицы PKA) может вызвать серьезные нарушения обучения, средний термин память и краткосрочную память. Долгосрочная память зависит от фактора транскрипции CREB, регулируемого PKA. Исследование, проведенное на Drosophila, сообщило, что увеличение активности PKA может повлиять на краткосрочную память. Тем не менее, снижение активности PKA на 24% ингибировало способности к обучению и снижение на 16% влияло как на способность к обучению, так и удержание памяти. Образование нормальной памяти очень чувствительно к уровням PKA. [ 22 ]

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а беременный Тернхэм, Ринни Э.; Скотт, Джон Д. (2016-02-15). «Протеинкиназа А. Каталитическая субъединица изоформа для Prkaca; история, функция и физиология» . Ген . 577 (2): 101–108. doi : 10.1016/j.gene.2015.11.052 . PMC   4713328 . PMID   26687711 .
  2. ^ Найтон, доктор; Чжэн Дж. Десять Эйк, LF; Сюн, NH; Тейлор, SS; Sowadski, JM (1991-07-26). «Структура пептидного ингибитора, связанного с каталитической субъединицей циклического аденозин-монофосфат-зависимой протеинкиназы». Наука . 253 (5018): 414–420. Bibcode : 1991sci ... 253..414K . doi : 10.1126/science.1862343 . ISSN   0036-8075 . PMID   1862343 .
  3. ^ Мэннинг, Г.; Уайт, ДБ; Martinez, R.; Охотник, т.; Sudarsanam, S. (2002-12-06). «Протеинкиназа комплемента генома человека». Наука . 298 (5600): 1912–1934. Bibcode : 2002sci ... 298.1912m . doi : 10.1126/science.1075762 . ISSN   1095-9203 . PMID   12471243 . S2CID   26554314 .
  4. ^ Бауман А.Л., Скотт Д.Д. (август 2002 г.). «Киназа и фосфатаза-анготирующие белки: используя динамический дуэт». Природная клеточная биология . 4 (8): E203–6. doi : 10.1038/ncb0802-e203 . PMID   12149635 . S2CID   1276537 .
  5. ^ Альбертс, Брюс (18 ноября 2014 г.). Молекулярная биология клетки (шестое изд.). Нью-Йорк. п. 835. ISBN  978-0-8153-4432-2 Полем OCLC   887605755 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
  6. ^ Jump up to: а беременный Смит, FD; Esseltine, JL; Nygren, PJ; Veesler, D; Бирн, DP; Вондерах, м; Страшнов, я; Eyers, CE; Eyers, PA; Лангеберг, LK; Скотт, JD (2017). «Местная протеинкиназа Действие происходит через неповрежденные голоюнименты» . Наука . 356 (6344): 1288–1293. Bibcode : 2017sci ... 356.1288s . doi : 10.1126/science.aaj1669 . PMC   5693252 . PMID   28642438 .
  7. ^ Jump up to: а беременный в Бирн, DP; Вондерах, м; Паромы, с; Браунридж, PJ; Eyers, CE; Eyers, PA (2016). «КАМФ-зависимые комплексы протеинкиназы (PKA), исследованные с помощью комплементарной дифференциальной фториметрии и спектрометрии мобильности ионной мобильности» . Биохимический журнал . 473 (19): 3159–3175. doi : 10.1042/bcj20160648 . PMC   5095912 . PMID   27444646 .
  8. ^ Lodish; и др. (2016). "15,5". Молекулярная клеточная биология (8 -е изд.). WH Freeman and Company. п. 701. ISBN  978-1-4641-8339-3 .
  9. ^ Voet, Voet & Pratt (2008). Основы биохимии , 3 -е издание. Уайли. Стр. 432
  10. ^ Скотт, JD; Glaccum, MB; Фишер, эх; Кребс, например (1986). «Требования к первичной структуре для ингибирования теплостабильным ингибитором цАМФ-зависимой протеинкиназы» . ПНА . 83 (6): 1613–1616. Bibcode : 1986pnas ... 83.1613s . doi : 10.1073/pnas.83.6.1613 . PMC   323133 . PMID   3456605 .
  11. ^ «Подложки PKA» . НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США .
  12. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Rang HP (2003). Фармакология . Эдинбург: Черчилль Ливингстон. ISBN  978-0-443-07145-4 Полем Страница 172
  13. ^ Родригес П., Кранис Э.Г. (декабрь 2005 г.). «Фосфоламбан: ключевой детерминант сердечной функции и дисфункции». Архив сердечных заболеваний и сосудов . 98 (12): 1239–43. PMID   16435604 .
  14. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Boron WF, Boulpaep EL (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (обновленный изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders. п. 842. ISBN  978-1-4160-2328-9 .
  15. ^ Boron WF, Boulpaep EL (2005). Медицинская физиология: клеточное и молекулярное пристах (обновленное изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders. п. 844. ISBN  978-1-4160-2328-9 .
  16. ^ Boron WF, Boulpaep EL (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (обновленный изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders. п. 852. ISBN  978-1-4160-2328-9 .
  17. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Boron WF, Boulpaep EL (2005). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (обновленный изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier Saunders. п. 867. ISBN  978-1-4160-2328-9 .
  18. ^ Палочка, Гэри; Левин, Майкл; Zweifel, Larry; Швиндингер, Уильям; Абель, Тед (2001-07-15). «Путь трансдукции передачи лагеря -белок -киназа модулирует потребление этанола и седативные эффекты этанола» . Журнал нейробиологии . 21 (14): 5297–5303. doi : 10.1523/jneurosci.21-14-05297.2001 . ISSN   0270-6474 . PMC   6762861 . PMID   11438605 .
  19. ^ Рюр, Мэри Л.; Рассел, Мэри А.; Фергюсон, Дональд Дж.; Бхат, Манджу; MA, Jianjie; Дамрон, Дерек С.; Скотт, Джон Д.; Бонд, Мередит (2003-07-04). «Нацеливание на протеинкиназу A с помощью мышц-киназы, анкерного белка (MAKAP), регулирует фосфорилирование и функцию рецептора рианодина скелетных мышц» . Журнал биологической химии . 278 (27): 24831–24836. doi : 10.1074/jbc.m213279200 . ISSN   0021-9258 . PMID   12709444 .
  20. ^ Шах, Аджай М.; Соларо Р. Джон; Layland, Joanne (2005-04-01). «Регуляция кардиологической сократительной функции фосфорилированием тропонина I» . Сердечно -сосудистые исследования . 66 (1): 12–21. doi : 10.1016/j.cardiores.2004.12.022 . ISSN   0008-6363 . PMID   15769444 .
  21. ^ Boron, Walter F.; Boulpaep, Emile L. (2012). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Boron, Walter f. ,, Boulpaep, Emile L. (Обновлено второе изд.). Филадельфия, Пенсильвания. ISBN  9781437717532 Полем OCLC   756281854 . {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
  22. ^ Хориучи, Джунджиро; Ямазаки, Дайсуке; Наганос, Шинтаро; Агаки, Тоширо; Сайто, Минору (2008-12-30). «Протеинкиназа А ингибирует консолидированную форму памяти у дрозофилы» . Труды Национальной академии наук . 105 (52): 20976–20981. Bibcode : 2008pnas..10520976H . doi : 10.1073/pnas.0810119105 . ISSN   0027-8424 . PMC   2634933 . PMID   19075226 .
[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 333f5a97f0914eb89bbd48a83a71d554__1712412180
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/33/54/333f5a97f0914eb89bbd48a83a71d554.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Protein kinase A - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)