(分子生物学本科生课件)蛋白质磷酸化-2014

1、( (分子生物学本科分子生物学本科生课件生课件) )蛋白质磷蛋白质磷酸化酸化-2014-20141 1、Ser/ThrSer/Thr蛋白激酶蛋白激酶 蛋白磷酸化是蛋白激酶将磷酸基因转移到特定底物蛋白上的共价修蛋白磷酸化是蛋白激酶将磷酸基因转移到特定底物蛋白上的共价修饰过程，调控蛋白质的酶学活性或生物学功能，分为饰过程，调控蛋白质的酶学活性或生物学功能，分为: : cAMPcAMP依赖的依赖的PKPK CaCa2+2+/ /磷脂依赖的磷脂依赖的PKPK Ca Ca2+2+/ / （CaMCaM）钙调蛋白依赖的）钙调蛋白依赖的PKPK cGMPcGMP依赖的依赖的PKPK 近年发现新成员近年发现新

2、成员DNADNA依赖的依赖的PKPKcAMPcAMP依赖的蛋白激酶（依赖的蛋白激酶（ cAMP dependent protein kinase.PKAcAMP dependent protein kinase.PKA） cAMP-cAMP-依赖蛋白激酶是一种四聚蛋白酶，含有两个调控亚基和两个催依赖蛋白激酶是一种四聚蛋白酶，含有两个调控亚基和两个催化亚基。当化亚基。当cAMP-cAMP-依赖蛋白激酶的调控亚基结合时，激酶解离成两个具有依赖蛋白激酶的调控亚基结合时，激酶解离成两个具有催化活性的蛋白激酶（由催化亚基形成）和一个二聚的调控亚基。催化活性的蛋白激酶（由催化亚基形成）和一个二聚的调控亚基

3、。 cAMP-cAMP-依赖蛋白激酶被活化后，它解离出来的活性蛋白酶能够催化依赖蛋白激酶被活化后，它解离出来的活性蛋白酶能够催化ATPATP分子与目标代谢酶分子的磷酸化反应。一般是代谢酶的分子与目标代谢酶分子的磷酸化反应。一般是代谢酶的SerSer或或ThrThr残基残基的羟基被的羟基被ATPATP磷酸化，其结果是代谢酶被抑制或激活。磷酸化，其结果是代谢酶被抑制或激活。cAMPcAMP即是通过上述即是通过上述机制实现对代谢酶活性的调控。机制实现对代谢酶活性的调控。结构与功能结构与功能n2个调节亚基（个调节亚基（R）+2个催化亚基（个催化亚基（C）PKAPKA全酶复合体全酶复合体（R R2 2C

4、 C2 2）（无）（无cAMPcAMP时，无活性）时，无活性）ncAMPcAMP与特异与特异R R亚基结合亚基结合构象变化构象变化成为成为R R亚基二聚体亚基二聚体+2+2个有活个有活性性C C亚基亚基, ,各种哺乳动物细胞可不同水平表达各种哺乳动物细胞可不同水平表达3 3种种C C亚基亚型亚基亚型(C(CC CC C) )和和4 4种种R R亚基亚型亚基亚型(R (R R R R R R R ) ) 结结合成全酶合成全酶PKA PKA 型和型和 型型. . 2) 2) CaCa2+2+ / /磷脂依赖的蛋白激酶（磷脂依赖的蛋白激酶（ Ca2+/phospholipid dependent p

5、rotein kinase） 经第二信使经第二信使Ca2+ 、甘油二酯、甘油二酯DG或磷脂酰丝氨酸刺激而激活的蛋白激酶称为或磷脂酰丝氨酸刺激而激活的蛋白激酶称为Ca2+ /Ca2+ /磷脂依赖的蛋白激酶磷脂依赖的蛋白激酶，是肌醇磷脂信号传导通路的关键环节。，是肌醇磷脂信号传导通路的关键环节。多种激活剂与质膜上特异受体结合多种激活剂与质膜上特异受体结合磷脂酶磷脂酶C C 肌醇磷脂（肌醇磷脂（PIP2） 水解水解 三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）+甘油二酯（甘油二酯（DAG）生物效应生物效应 蛋白磷酸化蛋白磷酸化CaMPKPKCaCa2+2+胞内胞内Ca2+池池 一系列细胞蛋白磷酸化一系列细胞蛋白

6、磷酸化 PKCPKC 磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4-4，5-5-二磷酸（二磷酸（PIPPIP2 2）的两个）的两个酶解酶解 产物：肌醇产物：肌醇1 1，4 4，5-5-三磷酸（三磷酸（IPIP3 3）和二酰基甘油（）和二酰基甘油（DAGDAG）。）。C C激酶（激酶（PKCPKC）是）是依赖于依赖于CaCa2+2+的蛋白质激酶。由于的蛋白质激酶。由于IPIP3 3所引起的细胞质所引起的细胞质CaCa2+2+浓度升高，导致浓度升高，导致C C激酶从胞激酶从胞质转运到靠原生质膜内侧处，并被质转运到靠原生质膜内侧处，并被DAGDAG和和CaCa

7、2+2+的双重影响所激活。的双重影响所激活。 C C激酶的活性也受磷脂酰丝氨酸的影响，原因是后者大大提高了激酶的活性也受磷脂酰丝氨酸的影响，原因是后者大大提高了C C激酶对于激酶对于CaCa2+2+的亲和力，从而使得的亲和力，从而使得C C激酶能被生理水平的激酶能被生理水平的CaCa2+2+离子所活化。离子所活化。C C激酶主要实施对激酶主要实施对丝氨酸、苏氨酸的磷酸化，它具有一个催化结构域和一个调节结域。丝氨酸、苏氨酸的磷酸化，它具有一个催化结构域和一个调节结域。1 1、IP3IP3作用：作用：IP3与IP3受结合后，变构，钙通道打开，贮于内质网的Ca2+释放入细胞质内，使胞质Ca2+浓度升

8、高，引起一系列效应。如:平滑肌收缩等.2、DAGDAG作用作用：激活蛋白激酶C,将存在于靶蛋白质中得丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化， 改变靶蛋白质的活性。如:糖原合成酶磷酸化后，停止合成糖原。3 3、DAGDAG与与IP3IP3的协调作用的协调作用IP3 细胞质中Ca2 + 糖原合成酶活性蛋白激酶C 使IP3 诱导增高糖原磷酸化酶活性的过程终止。 4 4、DAGDAG的激活机理的激活机理 DAG 增加蛋白激酶C对Ca2 + +的亲合性在Ca2 +生理水平上被活化。蛋白激酶C为 77kd , 催化区抑制调节区,当DAG结合到蛋白激酶C上，解除酶的调节区的抑制作用，使酶发挥催化活性。4 4）cGMPcG

9、MP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶 (cGMP dependent protein (cGMP dependent protein kinase,GPK)kinase,GPK) 1963 1963年从肾脏首次发现年从肾脏首次发现cGMPcGMP5 5）DNADNA依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶( DNA dependent protein ( DNA dependent protein kinase,DNA-PK)kinase,DNA-PK) 是一类存在于细胞核内，能被是一类存在于细胞核内，能被DNADNA激活的特异的激活的特异的Ser/Thr PK Ser/Thr PK ，可引起多种核结合蛋白磷

10、酸化，可引起多种核结合蛋白磷酸化2. 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶对于许多生长因子受体的研究表明，跨膜的酪氨酸蛋白激酶在信息传递过程中起着重要作用。具有受体功能的酪氨酸蛋白激酶(receptorproteintyrosinekinase,RPTK)。包括三个结构域：胞外的配体结合区，细胞内部具有酪氨酸蛋白激酶活性的区域和连接这两个区域的跨膜结构。胞外配体结合区：RPTK的N端大约500-850个氨基酸组成亲水性胞外配体结合区域，氨基酸序列变化较大，是不同RPTK与相应配体特异性结合的结构基础。n跨膜结构区：是连接受体细胞内、外两部分，镶嵌在细胞膜中的结构，在靠近膜内侧C端常常是由碱性氨基酸形成簇状结构。n胞内活性区：保守性较高，由三个不同的部分组成。与跨膜区相连