蛋白激酶C

蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)

蛋白激酶C是G蛋白偶聯受體系統中的效應物, 在非活性狀態下是水溶性的，游離存在於胞質溶膠中，激活後成為膜結合的酶。蛋白激酶C的激活是脂依賴性的，需要膜脂DAG的存在，同時又是Ca2+依賴性的，需要胞質溶膠中Ca2+濃度的升高。當DAG在質膜中出現時，胞質溶膠中的蛋白激酶C被結合到質膜上，然後在Ca2+的作用下被激活。同蛋白激酶A一樣,蛋白激酶C屬於多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶。

基本介紹

• 中文名：蛋白激酶C
• 外文名：protein kinase C，PKC
• 屬性：多功能絲氨酸和蘇氨酸激酶
• 性質：水溶性

亞類

到目前為止，在哺乳動物組織內已確定10種PKC亞類（8-3），分為A、B、C三組，A組稱為典型或傳統的PKC（classicalor conventional PKC,cPKC），包括α、βI、βⅡ和 γ亞類，其中βI和βⅡ有高度的同源性，是由同一mRNA的不同剪接而成，A組成員分子量在76-78kDa。B組為新型PKC（novel PKC,nPKC），包括δ、ε、η（L）和θ亞類，分子量在77-83kDa。C組為非典型PKC（atypicalPKC,aPKC），由ζ和λ亞類組成，分子量較小為67kDa。

結構

PKC亞類的分子結構

PKC的所有亞類都由一條單肽鏈組成（圖8-11），分子量大約為67-83kDa，其結構可分為四個保守區C1-C4（mPKC和aPKC缺少C2區）和五個可變區V1-V5。基中C1區可能是膜結合區，並且含有富含半胱氨酸的隨機重複序列Cys-X2-Cys-X13(14)-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys（X代表任何一種胺基酸），這段順序與在許多金屬-蛋白質及轉錄調節有關的DNA結合蛋白中的半胱氨酸-鋅-DNA結合指形區（cysteine-Zinc-DNabinding finger）保守順序Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys相似。對PKC的多肽片段進行分析發現，該序列與佛波酯和二醯基甘油（DAG）的結合有關。C2區與PKC對Ca2+的敏感性有關。C1和C2在結構上不同於其它蛋白激酶，能結合Ca2+、磷脂、DAG和TPA，因此C1和C2區又稱為調節區。C3區包括一個ATP結合序列Gly-X-Gly-X-X-Gly-Lys,該區域與其它蛋白激酶的ATP結合位點具有很高的同源性，又稱催化區。C4區包含一個底物結合區，是識別磷酸化底物所必需的。

已發現了至少11種亞型,其結構有一定的保守性而又有所差別,導致其功能和調控的多樣性。新合成的PKC一般需要經歷活化莖環(Activation-loop,A-loop)、轉角模體(Turn motif,TM)以及疏水模體(hydrophobic motif,HM)的程式性磷酸化過程才能成熟,獲得進一步活化的功能。

轉位與激活

轉位

PKC廣泛分布於多種組織、器官和細胞，靜止細胞中PKC主要存在於胞漿中，當細胞受到刺激後，PKC以Ca2+依賴的形式從胞漿中移位到細胞膜上，此過程稱之為轉位（translocation）。一般將PKC的轉位作為PKC激活的標誌。

激活

PKC的活性依賴於鈣離子和磷脂的存在，但只有在磷脂代謝中間產物二醯基甘油（DAG）存在下，生理濃度的鈣離子才起作用，這是由於DAG能增加PKC對底物親和力的緣故。磷脂醯肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）在磷脂酶-C作用下水解生成DAG和IP3。IP3促進細胞內鈣離子的釋放，在激活PKC過程中與DAG起協同作用。乙酸豆塞外佛波酯（12-o-tertradecanoylphordol-13-acetate,TPA;或phorbol-12-myristate-13-acetate,PMA）是一種促腫瘤劑，由於基結構與DAG相似，可在很低濃度下模擬DAG，活化PKC，使PKC親和力增至10-7M。PKC是TPA的受體，當TPA插入細胞膜後可以替代DAG而直接活化PKC。當過高劑量TPA處理細胞可使靶細胞中PKC迅速耗竭，反而影響細胞的信號傳遞。

多種化學物持或抗生素對PKC活性具有抑制作用，根據抑制劑作用PKC靶部位的不同可以將抑制劑分為二組：一組是作用於催化區的抑制劑，它們可與蛋白激酶的保守殘基結合，因此對PKC無明顯的選擇性；另一組是作用於調節區的抑制劑，它們可與Ca2+、磷脂和二醯基甘油/佛波酯相結合，因而有較高的選擇性 。

作用

蛋白激酶C是一種細胞質酶，在未受刺激的細胞中，PKC主要分布在細胞質中， 呈非活性構象。一旦有第二信使的存在，PKC將成為膜結合的酶，它能激活細胞質中的酶，參與生化反應的調控， 同時也能作用於細胞核中的轉錄因子， 參與基因表達的調控， 是一種多功能的酶。

對糖代謝的控制

在肝細胞中， 蛋白激酶C與蛋白激酶A協作磷酸化糖原合成酶，抑制葡萄糖聚合酶（glucose-polymerizing enzyme）的活性，促進糖原代謝

cAMP介導的促進糖原分解、抑制糖原合成作用是由胰高血糖素受體和β腎上腺素受體結合了相應激素所引起；而IP3、DAG和Ca2+介導的促進糖原分解和抑制糖原合成的是由α腎上腺受體結合腎上腺素所引起。cAMP激活蛋白激酶A，而IP3、DAG和Ca2+ 激活蛋白激酶C.

對細胞分化的控制

肌細胞生成素是一種轉錄因子，在肌細胞分化中起關鍵作用。在成肌細胞（myoblast）中， 蛋白激酶C可使肌細胞生成素磷酸化，抑制了肌細胞生成素與DNA結合的能力，因而阻止了細胞分化為肌纖維。

參與基因表達調控

蛋白激酶C至少可通過兩種途徑參與基因表達的控制。一種途徑是蛋白激酶激活一個磷酸化的級聯繫統，使MAP蛋白激酶磷酸化，磷酸化的MAP蛋白激酶將基因調節蛋白Elk-1磷酸化，使之激活。激活了Elk-1與一個短的DNA序列（稱為血清反應元件，SRE）結合，然後與另一個因子（血清反應因子，SRF）共同調節基因表達。另一種途徑是蛋白激酶磷酸化並激活抑制蛋白Iκ-B，釋放基因調節蛋白NF-κ-B，使之進入細胞核激活特定基因的轉錄。

參與長時程抑制（LTD）

小腦長時程抑制LTD是由於PKC激活間接或直接引起AMPA受體的磷酸化，使AMPA受體轉化為穩定的失敏狀態或使受體發生內化，結果導致LTD

此外

有人認為PKC能夠催化未被其他激酶催化的蛋白，如催化與分泌和增殖有關的蛋白磷酸化。還可以活化Na+-K+交換系統、使細胞內H+減少、提高細胞質中的pH，還可以提高Na+/K+泵的運轉等。 蛋白激酶C在細胞的生長、分化、細胞代謝以及轉錄激活等方面具有非常重要的作用 。PKC的活性下降與腫瘤也有密切關係。