(分子生物学本科生课件)蛋白质磷酸化-2014
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化亚基。当cAMP-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。
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 ATP分子与目标代谢酶分子的磷酸化反应。一般是代谢酶的Ser或Thr残基 的羟基被ATP磷酸化，其结果是代谢酶被抑制或激活。cAMP即是通过上述 机制实现对代谢酶活性的调控。
1、Ser/Thr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
饰过程，调控蛋白质的酶学活性或生物学功能，分为: ①cAMP依赖的PK ②Ca2+/磷脂依赖的PK ③ Ca2+/ （CaM）钙调蛋白依赖的PK ④cGMP依赖的PK ⑤近年发现新成员——DNA依赖的PK
⑴cAMP依赖的蛋白激酶（ cAMP dependent protein kinase.PKA） 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
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C激酶对于 Ca2+的亲和力，从而使得C激酶能被生理水平的Ca2+离子所活化。C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。
2020/10/22
1、IP3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+浓度升高，引起一 系列效应。如:平滑肌收缩等.
5）DNA依赖的蛋白激酶( DNA dependent protein kinase,DNA-PK)
是一类存在于细胞核内，能被DNA激活的特异的 Ser/Thr PK ，可引起多种核结合蛋白磷酸化
2020/10/22
2. 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。
2、DAG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、DAG与IP3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、DAG的激活机理 DAG－→ 增加蛋白激酶C对Ca2 + +的亲合性－→ 在Ca2
2020/10/22
• 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。
• 胞内活性区：保守性较高，由三个不同的部分组 成。与跨膜区相连的近膜区包括41-50个氨基酸， 可能是RPTK活性的功能的调节部位。第二部分为 活性位点所在的催化区，其氨基酸组成具有很高 的保守性。该区含有ATP结合位点和底物结合位点 ，可能是不同类型RPTK底物特异性的决定区域。 第三部分是多变的C末端，包括70-200个氨基酸， 主要是由小分子量氨基酸组成的亲水性结构，具
2020/10/22
2020/10/22
2) Ca2+ /磷脂依赖的蛋白激酶（ Ca2+/phospholipid dependent protein kinase）
经第二信使Ca2+ 、甘油二酯DG或磷脂酰丝氨酸刺激而激活的蛋白激酶称为 Ca2+ /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。
2020/10/22
根据是否有调节物来分又可分成两大类： 信使依赖性蛋白质激酶（messenger-dependent protein
kinase），包括胞内第二信使或调节因子依赖性蛋白激酶及激 素（生长因子）依赖性激酶两个亚类；非信使依赖型蛋白激酶。
2020/10/22
2020/10/22
多种激活剂与质膜上特异受体结合→磷脂酶C →肌醇磷脂（PIP2） 水解
三磷酸肌醇（IP3）+甘油二酯（DAG）
生物效应 ←蛋白磷酸化←CaM―PK←Ca2+↑←胞内Ca2+池
一系列细胞蛋白磷酸化
PKC
磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）的两个 酶解 产物：肌醇1，4，5-三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG）。C激酶（PKC）是 依赖于Ca2+的蛋白质激酶。由于IP3所引起的细胞质Ca2+浓度升高，导致C激酶从胞 质转运到靠原生质膜内侧处，并被DAG和Ca2+的双重影响所激活。
+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20挥20/1催0/22化活性。
2020/10/22
4）cGMP依赖的蛋白激酶 (cGMP dependent protein kinase,,GPK)
1963年从肾脏首次发现cGMP
2020/10/22
结构与功能 • 2个调节亚基（R）+2个催化亚基（C）→PKA全酶复合体（R2C2
）（无cAMP时，无活性） • cAMP与特异R亚基结合→构象变化→成为R亚基二聚体+2个有活
性C亚基,各种哺乳动物细胞可不同水平表达3种C亚基亚型 (CαCβCγ)和4种R亚基亚型(RⅠ α RⅠ β RⅡ α RⅡ β) →结 合成全酶PKA Ⅰ型和 Ⅱ型.
蛋白质磷酸化
2020பைடு நூலகம்10/22
蛋白质磷酸化与非磷酸化
非活性蛋白与活性蛋白的构象之间的转换是通过可逆共价修饰 调节蛋白质的方式，蛋白激酶则是这一过程催化磷酸化的重要蛋白， 而磷酸酯酶是去磷酸化的重要蛋白.
已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白质激酶和1000个左 右的蛋白质磷酸酶基因。蛋白质的磷酸化是指由蛋白质激酶催化的 把ATP或GTP上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程， 其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质脱磷酸.
具有受体功能的酪氨酸 蛋白激酶 (receptor protein tyrosine kinase, 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。
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 ATP分子与目标代谢酶分子的磷酸化反应。一般是代谢酶的Ser或Thr残基 的羟基被ATP磷酸化，其结果是代谢酶被抑制或激活。cAMP即是通过上述 机制实现对代谢酶活性的调控。
1、Ser/Thr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
饰过程，调控蛋白质的酶学活性或生物学功能，分为: ①cAMP依赖的PK ②Ca2+/磷脂依赖的PK ③ Ca2+/ （CaM）钙调蛋白依赖的PK ④cGMP依赖的PK ⑤近年发现新成员——DNA依赖的PK
⑴cAMP依赖的蛋白激酶（ cAMP dependent protein kinase.PKA） 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
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C激酶对于 Ca2+的亲和力，从而使得C激酶能被生理水平的Ca2+离子所活化。C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。
2020/10/22
1、IP3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+浓度升高，引起一 系列效应。如:平滑肌收缩等.
5）DNA依赖的蛋白激酶( DNA dependent protein kinase,DNA-PK)
是一类存在于细胞核内，能被DNA激活的特异的 Ser/Thr PK ，可引起多种核结合蛋白磷酸化
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2. 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。
2、DAG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、DAG与IP3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、DAG的激活机理 DAG－→ 增加蛋白激酶C对Ca2 + +的亲合性－→ 在Ca2
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• 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。
• 胞内活性区：保守性较高，由三个不同的部分组 成。与跨膜区相连的近膜区包括41-50个氨基酸， 可能是RPTK活性的功能的调节部位。第二部分为 活性位点所在的催化区，其氨基酸组成具有很高 的保守性。该区含有ATP结合位点和底物结合位点 ，可能是不同类型RPTK底物特异性的决定区域。 第三部分是多变的C末端，包括70-200个氨基酸， 主要是由小分子量氨基酸组成的亲水性结构，具
2020/10/22
2020/10/22
2) Ca2+ /磷脂依赖的蛋白激酶（ Ca2+/phospholipid dependent protein kinase）
经第二信使Ca2+ 、甘油二酯DG或磷脂酰丝氨酸刺激而激活的蛋白激酶称为 Ca2+ /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。
2020/10/22
根据是否有调节物来分又可分成两大类： 信使依赖性蛋白质激酶（messenger-dependent protein
kinase），包括胞内第二信使或调节因子依赖性蛋白激酶及激 素（生长因子）依赖性激酶两个亚类；非信使依赖型蛋白激酶。
2020/10/22
2020/10/22
多种激活剂与质膜上特异受体结合→磷脂酶C →肌醇磷脂（PIP2） 水解
三磷酸肌醇（IP3）+甘油二酯（DAG）
生物效应 ←蛋白磷酸化←CaM―PK←Ca2+↑←胞内Ca2+池
一系列细胞蛋白磷酸化
PKC
磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）的两个 酶解 产物：肌醇1，4，5-三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DAG）。C激酶（PKC）是 依赖于Ca2+的蛋白质激酶。由于IP3所引起的细胞质Ca2+浓度升高，导致C激酶从胞 质转运到靠原生质膜内侧处，并被DAG和Ca2+的双重影响所激活。
+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20挥20/1催0/22化活性。
2020/10/22
4）cGMP依赖的蛋白激酶 (cGMP dependent protein kinase,,GPK)
1963年从肾脏首次发现cGMP
2020/10/22
结构与功能 • 2个调节亚基（R）+2个催化亚基（C）→PKA全酶复合体（R2C2
）（无cAMP时，无活性） • cAMP与特异R亚基结合→构象变化→成为R亚基二聚体+2个有活
性C亚基,各种哺乳动物细胞可不同水平表达3种C亚基亚型 (CαCβCγ)和4种R亚基亚型(RⅠ α RⅠ β RⅡ α RⅡ β) →结 合成全酶PKA Ⅰ型和 Ⅱ型.
蛋白质磷酸化
2020பைடு நூலகம்10/22
蛋白质磷酸化与非磷酸化
非活性蛋白与活性蛋白的构象之间的转换是通过可逆共价修饰 调节蛋白质的方式，蛋白激酶则是这一过程催化磷酸化的重要蛋白， 而磷酸酯酶是去磷酸化的重要蛋白.
已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白质激酶和1000个左 右的蛋白质磷酸酶基因。蛋白质的磷酸化是指由蛋白质激酶催化的 把ATP或GTP上γ位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程， 其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质脱磷酸.
具有受体功能的酪氨酸 蛋白激酶 (receptor protein tyrosine kinase, 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。