第三章__蛋白激酶与信号传导1

第三章蛋白激酶与信号传导1.细胞信号传导的主要方式：－－蛋白质磷酸化2.蛋白质磷酸化位点：－－Ser/Thr、Tyr、His3.磷酸化催化作用机理：蛋白激酶的作用4.蛋白激酶类型：①环核苷酸依赖的蛋白激酶（PKA、PKG）；②磷脂依赖的蛋白激酶（PKC、PKB）；③钙－钙调蛋白调节的蛋白激酶；④核糖体S6蛋白激酶（RSK）：⑤周期蛋白依赖的蛋白激酶（cdk）（cdk，cdc2-激酶)；⑥丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)；⑦MAPK激酶（MAPKK）及MAPKK激酶（MAPKKK）；⑧酪蛋白激酶和糖原合成酶激酶3（GSK-3）；⑨跨膜受体Ser／Thr蛋白激酶；⑩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：①N-端有一个ATP结合区，富含甘氨酸序列:GXGXXGX16K②在Lys72和Glu91形成离子对③Ala70与腺苷酸的识别有关④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⑤R165DLK168PEN171氨基酸残基构成一个环，其中D166(Asp)是磷酸基团转移的基础。⑥K168(Lys)具有稳定中间态和降低活化能的作用⑦Asp184是金属离子结合位点2.R亚基的结构特点：①R亚基分为3个结构域②N端是二聚化结构域，负责和另一个R亚基的聚合③C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④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、PS3.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:AktPKB种类：①PKB(Akt1,PAC-PK)②PKB(Akt2)③PKB(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：1.二聚化结构域:①含保守的Leu/Ile组成的亮氨酸拉链结构②膜定位③自身磷酸化位点(I,II)④自身抑制模体(I)⑤协同作用的调节位点(I)2.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)3.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4.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：①表皮生长因子受体(EGFR)②胰岛素受体(IGF-1R)③血小板生长因子受体(PDGFR)④纤维生长因子受体(FGFR)⑤血管内皮生长因子受体(VEGFR)⑥肝细胞生长因子受体(HGFR)⑦Trk基因产物受体受体⑧Eph/Elk/Eck/Erk基因产物受体⑨受体蛋白AXI①②③④⑤⑥⑦⑧⑨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：①配体结合域：②跨膜区域：③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④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①Jac3造血组织胞质②Syk2B/T细胞胞质③Abl2广泛分布胞核/胞质④Src9广泛分布膜质组织⑤Csk1广泛分布胞质⑥Fak1广泛分布细胞粘着斑⑦Fps3造血细胞胞质⑧Btk3造血/肝细胞胞质JakSykAblSrcCskFakFpsBtk激酶SH2SH3几种非受体型TPK的结构第六节、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：1.胞外应答激酶：Extracellularly-responsivekinase（ERK)2.c-Jun氨基末端激酶：c-JunN-terminalkinase(JNK)3.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：MAPKKKMAPKKMAPKMAPK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1.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：①CR-1:富含Cys(又称CRD)②CR-2:富含Ser/Thr－调节区③CR-3:含Tyr/Ser－－催化区2.MEK(包括MEK1和MEK2)胞外应答激酶：Extracellularly-responsivekinase（ERK)①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。②MEK是可溶性的酶③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。④TXY的模体通常是TEY（Thr-Glu-Tyr）,MEK又称为TEY激酶3.ERK:细胞外应答激酶①有三种ERK:ERK1,44kD;ERK2,42kD;ERK3,62kD;②ERK1&2:依赖Ser/Thr蛋白激酶，优先磷酸化Pro-X-Ser/Thr或Ser/Thr-Pro结构③ERK3磷酸化模体:Ser-Glu-Gly(SEG)④ERK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)①成员：MEKK1,2,3②MEKK1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。③Cdc42和小G蛋白Rac通过P21蛋白活化激酶-1(PAK-1)调节MEKK1④MAKK3除作用JNKK外，还能优先激活MEK2.JNKK:属于MAPKK家族，相当于ERK信号流中的MEK①JNKK具有双功能激酶②磷酸化底物JNK蛋白Thr-Pro-Tyr(TPY)模体中的T&Y③JNKK又称TPY激酶④JNKK能激活p38-MAPK3.JNK属于MAPK家族，相当于ERK信号流中的ERK①JNK成员：JNK1、JNK2、JNK3②JNK1和JNK2在多细胞中表达，JNK3只在神经细胞中表达③JNK可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。④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RafMEKKASK1MEKJNKKMKK3，MKK6ERKJNKp38MAPKKKMAPKKMAPK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：①磷酸化酶激酶（PhosphorylaseKinase）：②肌球蛋白轻链激酶（MyosinLightChainKinase，ML