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日志

 
 

Protein Kinase-蛋白激酶  

2008-09-04 17:52:08|  分类: 專業工作 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 激酶一般指与ATP中的磷酸集团转移有关的酶,如在糖酵解的过程中由葡萄糖转化为6-p-G中消耗ATP,而1,3-DPG转化成3-磷酸葡糖酸的过程中是将ADP转化为ATP,都涉及到磷酸集团的转移。

蛋白激酶很多,根据其底物蛋白被磷酸化的氨基酸残基种类,可将它们分为5类,即①丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶:蛋白质的羟基被磷酸化;②酪氨酸(Tyr)蛋白激酶:蛋白质的酚羟基作为磷受体;③组氨酸蛋白激酶: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”(two-component signal system);④色氨酸蛋白激酶:以蛋白质的色氨酸残基作为磷受体;⑤天冬氨酰基/谷氨酰基蛋白激酶:以蛋白质的酰基为磷受体。目前发现的植物蛋白激酶以前3类为主。而Stone和Walker(1995)根据蛋白激酶催化区域氨基酸序列的相似性,将植物蛋白激酶分为5大组。这5大组蛋白激酶分别为①AGC组:以cAMP(环腺苷酸)依赖的蛋白激酶PKA、cGMP(环鸟苷酸)依赖的蛋白酶PKG及钙和磷脂依赖的蛋白激酶PKC为代表,以受第二信使(如cAMP、cGMP、DAG(二酰甘油)和Ca2+)激活为特征。②CaMK组:包括Ca2+/CaM依赖的蛋白激酶CaMK、Ca+依赖而CaM不依赖的蛋白激酶CDPK等,依赖第二信使是该组蛋白激酶的普遍性。③CMGC组:包括MAPK(分裂原激活的蛋白激酶)、CDK(周期素依赖的蛋白激酶)等,相对于前2组蛋白激酶依赖于第二信使,该组激酶作用于下游的磷酸化级联系统。④传统的PTK组:为酪氨酸蛋白激酶,目前在植物中尚未发现纯粹的酪氨酸蛋白激酶,但并不意味着Tyr残基的磷酸化对植物不重要。二重特异性蛋白激酶如MAPKK在植物中的发现,证明了Tyr残基的磷酸化可能在高等植物中具有重要的生理作用。⑤其它组:如类受体蛋白激酶RLKs及乙烯信号转导元件CTRl(胞质级联蛋白激酶MAPKKK)等。

蛋白激酶都有一个由250~300个左右的氨基酸残基组成的催化区,所有已知的蛋白激酶催化区都只有氨基酸序列同源性,该区可分为11个亚区或12个亚区(其中VI亚区又分为a和b)。某些亚区的氨基酸顺序可用来判断蛋白激酶的酶特异性,例如,亚区VI的交感序列DLKPEN一般存在于对Ser/Thr进行磷酸化的激酶催化区中:而DLRAAN或DLAARN则多发现于Tyr激酶的催化区。同样,亚区VIII的GT/SXXYXAPE多见于Ser/Thr激酶中,而PI/VK/RWT/MAPE则多存在于Tyr激酶中(此处所用单个字母为氨基酸代号,X则代表任何氨基酸)。各个亚区的具体功能还不清楚,只有亚区I通过突变分析被证实与将磷酸根从ATP转移到蛋白质底物上的过程有关。蛋白激酶除了具有同源性的催化区外,还都有一个调节区。无活性的蛋白激酶全酶是由调节亚基和催化亚基构成的四聚体,当调节因子与调节区结合后,就把催化区暴露或游离出来,以磷酸化胞质中的底物;另外,游离的催化亚基还可迁移到细胞核内,介导基因的表达。

蛋白激酶C(protein kinase C PKC)是由日本学者Takai1977年)首先发现的,它是钙/磷依赖的蛋白激酶,可催化各种蛋白质底物上的丝氨酸或苏氨酸残基,使其磷酸化,是信号通路的中心分子之一。PKC在神经细胞功能的调节中起关键作用,包括:神经介质的释放、突触的可塑性、神经内分泌和基因表达等。近来发现,PKC在缺血性脑损伤和蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛等多种疾病中起到很重要的作用。
蛋白酶k是一种枯草蛋白酶类的高活性蛋白酶,从林伯氏白色念球菌(tritirachium album limber)中纯化得到。该酶有两个ca2+结合位点,它们离酶的活性中心有一定距离,与催化机理并无直接关系。然而,如果从该酶中除去ca2+,由于出现远程的结构变化,催化活性将丧失80%左右,但其剩余活性通常已足以降解在一般情况下污染酸制品的蛋白质。所以,蛋白酶k消化过程中通常加入edta(以抑制依赖于mg2+的核酸酶的作用)。但是,如果要消化对蛋白酶k具有较强耐性的蛋白,如角蛋白一类,则可能需要使用含有1mmol/l ca2+而不含edta的缓冲液。在消化完毕后、纯化核酸前要加入egtph8.0)至终浓度为2mmol/l,以鳌合ca2+

 

蛋白激酶B(Akt)和蛋白激酶A(protein kinase A, PKA)蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)在结构上很相似, 蛋白激酶C含有巯基,RAC-alpha serine/threonine-protein kinase (RAC-PK-alpha) (Protein kinase (PK (C-AKT), 蛋白激酶PKC的抑制剂staurosporine aglycone

道植物中引起蛋白磷酸化的蛋白激酶主要有哪些,象信号转导中的MAPK、CDPK。

"STE20蛋白激酶":丝苏氨酸激酶家族成员,在酵母叫做Sterile 20 (Ste20),是MAPK上游因子.在人叫STERILE 20/OXIDANT STRESS-RESPONSE KINASE 1.可以被生长因子或细胞因子等激活,下游通路包括ERK, JNK/SAPK, or p38.蛋白激酶C是一种钙/磷依赖的蛋白激酶,它广泛存在于各种细胞中。在正常情况下,它几乎均以无活性的形式存在于细胞浆中,当受到外界刺激时可发生移位激活而发挥其作用。近年来研究发现,PKC在脑缺血性损伤和蛛网膜下腔出血后脑血管痉挛中起到很重要的作用。

 

The Human Protein Kinases

Protein Kinases are key regulators of cell function that constitute one of the largest and most functionally diverse gene families. By adding phosphate groups to substrate proteins, they direct the activity, localization and overall function of many proteins, and serve to orchestrate the activity of almost all cellular processes. Kinases are particularly prominent in signal transduction and co-ordination of complex functions such as the cell cycle. The diversity of essential functions mediated by kinases is shown by the conservation of some 50 distinct kinase families between yeast, invertebrate and mammalian kinomes. Of the 518 human protein kinases, 478 belong to a single superfamily whose catalytic domains are related in sequence. These can be clustered into groups, families and sub-families, of increasing sequence similarity and biochemical function. The kinase dendrograms (above) show the sequence similarity between these catalytic domains: the distance along the branches between two kinases is proportional to the divergence between their sequences. Seven major groups are labeled and colored distinctly. For instance, the tyrosine kinases form a distinct group, whose members phosphorylate proteins on tyrosine residues, whereas enzymes in all other groups phosphorylate primarily serine and threonine residues. The relationships shown on the tree can in some instances be used to predict protein substrates and biological function for many of the over 100 uncharacterized kinases presented here. A further 40 ‘atypical’ kinases have no sequence similarity to typical kinases, but are known or predicted to have enzymatic activity, and some are predicted to have a similar structural fold to typical kinases.

Mapping Procedures

The main dendrogram (above left) shows the sequence similarity between protein kinase domains, derived from public sequences and gene prediction methods detailed in Manning et al. (Science, 298, 1912-1934). Domains were defined by hidden Markov model profile analysis and multiple sequence alignment. The initial branching pattern was built from a neighbor-joining tree derived from a clustalW protein sequence alignment of the domains. This was extensively modified by reference to other alignment and tree building methods (hmmalign and parsimony trees, and extensive pairwise sequence alignment of kinase domains. The curved layout was created manually. Many branch lengths are semi-quantitative, but the branching pattern is more informative than any single automatic method. The more detailed trees on subsequent pages were generated automatically by clustalW alignment of full length protein sequences followed by neighbor-joining tree building. Unpublished kinases are named where possible according to family nomenclature. Some divergent kinases retain a numerical SgK (SuGen Kinase) accession number. The second domains of dual-domain kinases are named with a "~b" suffix.

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