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蛋白激酶A的激活机制介绍

2022.4.22

  PKA通常也被称为cAMP依赖性蛋白激酶,因为传统上认为当第二信使cAMP水平响应于各种信号而升高时,PKA通过释放催化亚基而被激活。然而,最近的研究评估了完整的全酶复合物,包括被调节性AKAP结合的信号复合物,已经表明PKA催化活性的局部亚细胞活化可能在没有调节和催化组分的物理分离的情况下进行,尤其是在生理浓度的cAMP下。相比之下,实验诱导的超过生理浓度的cAMP能够导致全酶的分离和催化亚基的释放。

  细胞外激素,如胰高血糖素和肾上腺素,能够引起细胞内的信号级联,通过首先与靶细胞上的G蛋白偶联受体(GPCR)结合触发蛋白激酶A激活。当GPCR被其胞外配体激活时,会引起受体的构象改变,该构象改变通过蛋白域动力学传递到附连的细胞内异源三聚体G蛋白复合物。受刺激的G蛋白复合物的Gsα亚单位释放GDP,结合GTP,并从复合物中释放。活化的Gsα亚基结合并激活腺苷酸环化酶,该酶又催化ATP转化为环磷酸腺苷(cAMP),直接提高cAMP水平。四个cAMP分子能够与两个R亚基结合。这是通过两个cAMP分子与两个cAMP结合位点(CNB-B和CNB-A)中的每一个结合,引起PKA调节亚基的构象改变,导致亚基分离并释放两个(已经激活的)催化亚基。

  一旦从其抑制性调节亚基释放,催化亚基就能够继续磷酸化大量其他带有Arg-Arg-X-Ser/Thr序列的蛋白质。尽管它们仍然受到其他层面的调控,包括由PKA的热稳定假底物抑制剂PKI的调节。

  下面是PKA激活所涉及的步骤的列表:

  1,胞浆cAMP增加

  2,两个cAMP分子与每个PKA调节亚基结合

  3,调节亚基移出催化亚基的活性中心,R2C2复合物解离

  4,游离催化亚基与蛋白质相互作用生成磷酸化Ser或Thr残基

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