第三章蛋白激酶与信号传导 细胞信号传导的主要方式 蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化位点 Ser Thr Tyr His磷酸化催化作用机理 蛋白激酶的作用蛋白激酶类型 环核苷酸依赖的蛋白激酶 PKA PKG 磷脂依赖的蛋白激酶 PKC PKB 钙 钙调蛋白调节的蛋白激酶 核糖体S6蛋白激酶 RSK 周期蛋白依赖的蛋白激酶 cdk cdk cdc2 激酶 丝裂原激活的蛋白激酶 MAPK MAPK激酶 MAPKK 及MAPKK激酶 MAPKKK 酪蛋白激酶和糖原合成酶激酶3 GSK 3 跨膜受体Ser Thr蛋白激酶 其他Ser Thr蛋白激酶等 蛋白质激酶 Ser OH Thr OH酪氨酸蛋白激酶 Tyr OH 第一节 蛋白激酶A PKA 一 蛋白激酶A的特征 PKA cAMP依赖性蛋白激酶作用 代谢的调控 细胞信号传导组成 两个催化亚基 C 两个调节亚基 R C2R2四聚体 二 PKA的分类R亚基 I类 RI RI49kD RI RI II类 RII RII55kD RII RII C亚基 C C C 40kDPKA全酶 R2C2180kD 三 PKA的结构 1 C亚基的结构特点 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Ala70与腺苷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R165DLK168PEN171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是金属离子结合位点 2 R亚基的结构特点 R亚基分为3个结构域N端是二聚化结构域 负责和另一个R亚基的聚合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 RRNAIS RI RRVSVC RII 四 PKA功能 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 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 五 PKA的分布I类主要存在于非神经细胞 尤其在骨骼肌和心肌最为丰富 II类主要存在于神经细胞中 靶向假说 targetinghypothesis磷酸化事件至少部分地接受了蛋白激酶在细胞中定位的调控 蛋白激酶的定位对其功能的发挥有重要的作用 PKA的定位有关的 锚蛋白 AKAP 能跟RII亚基结合 使得PKA定位于不同的部位 第二节 蛋白激酶C PKC 是一种Ser Thr蛋白激酶 日本学者Nishizuka1977年 首先发现存在于鼠脑细胞中 受甘油二酯 DG 和Ca2 的激活 因为其受到Ca2 的激活而被命名为蛋白激酶CDG是细胞对多种胞外刺激作用的第二信使 是肌醇磷酸脂或胆碱磷酸脂在磷酸脂酶水解而产生的到目前 已发现PKC有12种亚型 根据结构特点和激活剂的不同可以分为3类 PKC的分类 常规型PKC ConventionalPKC cPKC 包括 I II 四种亚型 需要 Ca2 DG 甘油二酯 PS 磷脂酰丝氨酸 新型PKC novelPKC nPKC 五种亚型 需要 DG PS非典型PKC atypicalPKC aPKC 三种亚型 只需要PS激活 第三节 蛋白激酶B PKB 一 概况 PKB 属于Ser Thr蛋白激酶PKB的催化域与PKC 和PKA分别有73 和68 的相同 relatedtotheAandCkinases T细胞性淋巴瘤逆转录病毒癌基因 v akt 的产物 AktPKB种类 PKB Akt1 PAC PK PKB Akt2 PKB PAC PK 二 PKB的结构 A B C D A 人PKB B 人PKB 1 C 人PKB 2 D 鼠PKB PH pleckstrin同源结构域 三 PKB的激活机理 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 四 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 第四节 蛋白激酶GPKG cGMP依赖性蛋白激酶PKG I 76kD 两种 胞质中PKG II 86kD 膜蛋白一 PKG的结构 二聚化结构域 含保守的Leu Ile组成的亮氨酸拉链结构膜定位自身磷酸化位点 I II 自身抑制模体 I 协同作用的调节位点 I cGMP结构域 cGMP1 亲和力低 磷酸化位点Thr I Ser II cGMP2 亲和力高 磷酸化位点Thr I II 催化域 260aa保守的Lys I II 必需的Thr I II 可自身磷酸化细胞核定位信号羧端结构域 70aa 二 PKG在信号传导中的作用PKG参与心钠素 ANP 的信号传导受体 鸟苷酸环化酶 第五节 酪氨酸激酶 TPK 一 类型 受体型TPK 非受体型TPK二 受体型TPK 1 受体型TPK亚类 根据结构分为9个亚类 表皮生长因子受体 EGFR 胰岛素受体 IGF 1R 血小板生长因子受体 PDGFR 纤维生长因子受体 FGFR 血管内皮生长因子受体 VEGFR 肝细胞生长因子受体 HGFR Trk基因产物受体受体Eph Elk Eck Erk基因产物受体受体蛋白AXI 酪氨酸激酶 跨膜结构域 富含Cys结构域 免疫球蛋白样结构域 酸盒结构域 纤连蛋白II结构域 2 受体型TPK功能结构域 配体结合域 跨膜区域 催化域 有两个保守模体DLAARN R 精aa 与ATP的r 磷酸离子键VPIKW P脯aa W色aa与底物识别有关调节域 自身磷酸化位点 活性调控 三 非受体型TPK 1 分类 根据在亚细胞的定位和表达分为8个亚类家族成员表达组织亚细胞分布Jac3造血组织胞质Syk2B T细胞胞质Abl2广泛分布胞核 胞质Src9广泛分布膜质组织Csk1广泛分布胞质Fak1广泛分布细胞粘着斑Fps3造血细胞胞质Btk3造血 肝细胞胞质 第六节 丝裂原激活蛋白激酶家族Mitogen activatedproteinkinase简写 MAPK Ser Thr蛋白激酶 三个亚家族 胞外应答激酶 Extracellularly responsivekinase ERK c Jun氨基末端激酶 c JunN terminalkinase JNK 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 MAPKKKMAPKKMAPK MAPK级联激活 S 丝氨酸T 苏氨酸X 任意氨基酸P 磷酸基团 一 ERK系统的级联成员 ERK的活化过程 MAPKKK级Raf亚家族MAPKK级MEK1 MEK2MAPK级ERK亚家族Raf家族 3K级 Raf是一个病毒癌基因v Raf同源的细胞基因c raf的产物 有三种亚类A Raf B Raf C Raf 结构上保守的三个区域 CR 1 富含Cys 又称CRD CR 2 富含Ser Thr 调节区CR 3 含Tyr Ser 催化区 MEK 包括MEK1和MEK2 胞外应答激酶 Extracellularly responsivekinase ERK 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 MEK是可溶性的酶有双功能的激酶 催化MAPK分子中的Thr X Tyr TXY 模体的Thr和Tyr残基的磷酸化 TXY的模体通常是TEY Thr Glu Tyr MEK又称为TEY激酶 ERK 细胞外应答激酶有三种ERK ERK1 44kD ERK2 42kD ERK3 62kD 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ERK3磷酸化模体 Ser Glu Gly SEG 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 JNK1 MEKK 属于MAPKKK家族 相当于ERK信号流中的Raf 成员 MEKK1 2 3MEKK1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 Cdc42和小G蛋白Rac通过P21蛋白活化激酶 1 PAK 1 调节MEKK1MAKK3除作用JNKK外 还能优先激活MEK JNKK 属于MAPKK家族 相当于ERK信号流中的MEKJNKK具有双功能激酶磷酸化底物JNK蛋白Thr Pro Tyr TPY 模体中的T YJNKK又称TPY激酶JNKK能激活p38 MAPK JNK属于MAPK家族 相当于ERK信号流中的ERKJNK成员 JNK1 JNK2 JNK3JNK1和JNK2在多细胞中表达 JNK3只在神经细胞中表达JNK可使c Jun的N 端Ser63 Ser72磷酸化 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 LipopolysccharideLPS 结合CD14后 引起细胞内MAPK信号流的激活 诱导了一种分子量38kd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 ASK1MKK3 MKK6p383 p38信号流的作用 控制一些应激因素和细胞因子引起的细胞调亡 4 ASK1 ApoptosisSignal regulatingKinase1简称ASK1 属于MAPKKK家族 它能磷酸化MKK3 MKK6和SEK15 MKK3 MKK6 属于MAPKK家族 6种亚型 其中只有第3和第6两种亚型是活化p38的蛋白激酶 它是双功能的激酶 磷酸化p38中的Thr Gly Tyr TGY 模体中的Tyr和Thr 从而激活p38蛋白 TGY激酶6 p38蛋白 属于MAPK家族 本身受到MKK3 MKK6磷酸化而激活 作为蛋白激酶可以磷酸化多种转录因子 TCG ATF 2 MEF 2C等 第七节 钙调蛋白依赖性的蛋白激酶 CaM PK 钙调蛋白 CalmodulinCaM Ca2 CaM种类 磷酸化酶激酶 PhosphorylaseKinase 肌球蛋白轻链激酶 MyosinLightChainKinase MLCK 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 CaM PK 一 CaM PK的特征 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 PKII 由8 10个亚基组成 每个亚基50 60kd 有5种不同型号亚基 等 二 CaM PKII结构特点 CaM PKII的各种亚基相似 由4个结构域组成激酶域 自抑制域 钙调蛋白结合域 聚合域 三 CaM PKII的激活过程 自抑制域和激酶域结合使酶无活力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 活化酶Thr286自身磷酸化而成Ca2 不依赖型 Ca2 不依赖型的酶因Thr2