蛋白激酶

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这种结合可阻止底物与Src的结合,起 自身抑制作用。其磷酸化位点是激酶的负调 节点。
b)JAK激酶家族
JAK (Janus kinase) 家族成员有 JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。
特征性结构是有两个激酶结构域:激 酶区(JH1)和激酶相关区(JH2或假SH1 区)。此外,还有5个同源结构域( JH3 ~JH7 )。
NH HCBiblioteka BaiduCH2 OH OC
NH HC CH2 OC
O OP O
O
(1)蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)
即cAMP依赖性蛋白激酶。
全酶存在胞浆,被cAMP激活后,催化亚 基可① 调节代谢;②调节离子通道;③调 节其他信号转导途径的蛋白;④ 进入细胞 核调节基因表达。
(2)蛋白激酶C
C4是底物蛋白结合位点。
PS DAG
Ca2+
ATP
PKC底物:
• 参与信号转导的底物,如表皮生长因子 受体、胰岛素受体、T细胞受体(TCR)、 Ras、GTP酶活化蛋白等;
• 参与代谢调控的底物,如膜上的通道和 泵;
• 调节基因表达的底物,如转录因子、翻 译因子、S6K、Raf激酶等。
PKC分布:
(6)G蛋白偶联受体激酶
有肾上腺素受体蛋白激酶( adrenergic receptor kinase, -ARK)、 -ARK相关激酶和视紫红质激酶等。
(7)核糖体S6激酶(S6K)
包括S6KⅠ和S6KⅡ,能催化核糖体 S6蛋白磷酸化。
(8)整合素连接激酶
整合素连接激酶(intergrin-linked kinase,ILK)可直接磷酸化PKB/Akt, 其活性依赖PI3K。
即Ca2+和磷脂依赖的蛋白激酶,受 Ca2+ 、DAG和PS激活。
PKC有11种亚型:
A组-典型PKC (classical PKC,cPKC): 、Ⅰ、Ⅱ和
活化需要Ca2+ 、DAG和PS。
B组-新型PKC (new PKC,nPKC):、、 (L) 、、 和 。 活化不需要Ca2+。
(4)CMGC组蛋白激酶
• 脯氨酸依赖性激酶(proline depedent kinase,PDK)
• 酪蛋白激酶Ⅱ(casein kinase Ⅱ ,CK Ⅱ )家族
PDK:
细胞周期素依赖性蛋白激酶(cyclin depedent kinase,CDK)家族
丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)家族
C组-非典型PKC (atypical PKC,aPKC): 和 / 。 活化不需要Ca2+和DAG。
各亚型均由一条肽链组成,分为四个保 守区C1~C4和五个可变区V1~V5。 • 调节区:
C1是膜结合区,与佛波酯、DAG和PS结合 有关。
C2是Ca2+结合位点。
• 催化区:
C3是ATP结合位点。
JAK家族介导细胞因子受体的跨膜信 号转导。
JAK STAT pathway
c)Syk/ZAP-70家族
包括Syk和T细胞受体链连接蛋白-70 (zeta chain-associated protein-70, ZAP-70 )。
二者可介导淋巴细胞抗原受体和某些 细胞因子受体的信号转导,在淋巴细胞的 分化、发育和活化中具有重要作用。
黏附斑激酶(focal adhesion kinase, FAK)在黏附分子整合素介导的细胞与细 胞外基质的黏附和信号转导中具有起始作 用。
整 合 素 结 构 模 型
Linear structure of FAK
(2)受体酪氨酸蛋白激酶
PDGF一类的跨膜受体,可磷酸化靶蛋 白的酪氨酸,因此称为受体酪氨酸蛋白激 酶(receptor tyrosine kinase,RTK)。
(一)蛋白激酶的结构 共同的结构特征:
• 保守的催化结构域/亚基 • 调节结构域/亚基 • 其他功能结构域
PKC
1. 催化结构域/亚基 催化核心含有12个高度保守的亚区。 功能:
• 与蛋白质或多肽底物结合; • 与磷酸供体ATP/GTP结合; • 转移磷酸基到底物相应的氨基酸残基上。
2. 调节结构域/亚基 同源性较低。 作用: 调节酶的活性; 靶向作用,与酶的亚细胞定位有关。
protein,GAP)以及crk、abl和vav原癌基
因产物等。
SH2能特异地识别磷酸化的酪氨酸残 基以及磷酸化残基的羧基端氨基酸序列并 与其相互结合。
SH2的主要功能是介导胞质内多种信 号蛋白的相互连接,形成蛋白异聚体复合 物,从而调节信号传递。
Cterminal PLC SH2 domain
c)SH3结构域
可见于多种胞质信号蛋白及肌动蛋白 结合蛋白中。
SH3识别的部位是一些富含脯氨酸的 区域PXXP。
功能:参与PTK介导的蛋白质间的相 互作用,可能在亚细胞定位和细胞骨架蛋 白相互作用中起作用。
SH3 Domain
d)PH结构域
最初于一种血小板内PKC底物 pleckstrin中发现的结构域,称为 pleckstrin 同源 (pleckstrin homology, PH) 结构域。
一、 蛋白激酶
蛋白磷酸化是多种信号转导途径中 的重要环节,细胞内大部分重要的生命过 程都涉及蛋白磷酸化。
可逆的蛋白质磷酸化:
ATP
ADP
蛋白质
蛋白激酶 蛋白质 P
蛋白磷酸酶
Pi
H2O
蛋白激酶(protein kinase,PK):
是一类磷酸转移酶,其作用是将 ATP 的 - 磷酸基转移到底物特定的氨基 酸残基上,使蛋白质磷酸化, 发挥其生理 生化功能。
糖原合成酶激酶3(glycogen synthetase kinase 3,GSK3)
CDK样激酶(CDK-like kinase, CLK)家族
MAPK途径:
EGF途径
(5)蛋白激酶G
即cGMP依赖性蛋白激酶( cGMP – dependent protein kinase,PKG),以 cGMP 为变构剂,在脑和平滑肌中含量较 丰富。
1)受体酪氨酸激酶的自主磷酸化位点
常位于受体的羧基末端胞质域的非催 化区,或质膜与酪氨酸激酶结构域之间。
主要功能是与靶蛋白的SH2结构域结合, 激活靶蛋白。
靶蛋白与磷酸化位点的结合依赖于 pTyr附近的氨基酸组成及顺序。
2)受体酪氨酸激酶激活信号蛋白的机制 一是信号分子的膜转位; 二是通过结构改变而被激活; 三是通过酪氨酸的磷酸化被激活。
(9)DNA依赖性蛋白激酶
DNA依赖性蛋白激酶(DNA-dependent protein kinaes,DNA-PK)可磷酸 化许多核蛋白,包括核受体、转录因子、 DNA拓扑异构酶和RNA聚合酶Ⅱ等。
DNA-PK可发生自主磷酸化,其催化 亚基和Ku蛋白都依赖于DNA和ATP而磷酸 化。
2. 酪氨酸蛋白激酶(PTK)
JH1和JH2都与Src具有同源性。
JH2
JH1
JAK最主要的底物是信号转导子和转 录激活子(signal tranducers and activators of transcription,STAT)。
STAT是一种DNA结合蛋白家族,有7 个成员。它与酪氨酸磷酸化信号偶联,发 挥转录调控作用。
PINCH, ILK domain structures & interacting partners
Nck-2
SH3 SH3 SH3
SH2
PINCH
LIM5 LIM4 LIM3 LIM2
LIM1
ILK
pp
ANK ANK ANK ANK PH
RTK
CH-ILKBP/actopaxin parvins/affixin
a)Src激酶家族
Src是原癌基因c-Src的产物,参与抗 原受体、细胞因子受体和整合素介导的跨 膜信号转导。
Src激酶家族是一组膜结合蛋白,与 受体结合存在,当配体与受体结合后被激 活。
Src羧基端有一酪氨酸磷酸化位点 Tyr527,其磷酸化可与Src 自身的SH2结构 域结合。
Src 的SH3结构域能与分子内调节区和 激酶区交界部的脯氨酸残基结合。
第五章
蛋白激酶、蛋白磷酸酶 与信号转导
【目的要求】
1.掌握蛋白激酶的概念及其催化的蛋白质磷酸 化反应;丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的主要种类及 其激活剂;PKC的分类及其特点;酪氨酸蛋白 激酶的概念、分类及其重要的结构域;受体酪 氨酸蛋白激酶的概念;蛋白磷酸酶的概念及分 类。
【目的要求】
2.熟悉受体酪氨酸蛋白激酶的分类;双重特异 性蛋白激酶;蛋白激酶在信号转导中的作用; 丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶的生物学作用;酪氨 酸蛋白磷酸酶的分类及其在信号转导中的作用; 双重特异性蛋白磷酸酶。
• 广泛分布于各组织的胞质,以Ca2+依赖 的形式从胞质中移位到细胞膜上,此过程 称之为转位。PKC转位是其活化的标志。
• 佛波酯(TPA or PMA)是一种促癌剂, 其结构与DAG相似,可持续活化PKC,促 进细胞增殖。
乙酸豆蔻佛波
(3)钙/钙调素依赖性蛋白激酶(CaMK)
包括肌球蛋白轻链激酶(myosin light chain kinase,MLCK)、磷酸化酶 激酶、CaMKⅡ等。
d)CSK家族
CSK (C terminal Src-family kinase) 家族中p50CSK含有SH1、SH2和SH3结构域, 能使Src的羧基端Tyr527磷酸化,从而抑制 Src的活性。
e)Tec家族
包括Btk、Itk、Tec、Txk、Bmx等, 其成员有不同的组织表达。
f)黏附斑激酶
作为PTK底物的信号蛋白又分为具有酶 活性和不具有酶活性的接头蛋白两类。
族催化结构域的一级结构高度同源,因此 称为Src同源结构域1( SH1 )。
大部分SH1区有一个自主磷酸化位点。 SH1有PTK活性。
b)SH2结构域
主要存在于多种胞质信号蛋白中。如 PIP2特异性PLC、PI3K的调节亚基(p85)、 Ras-GTP酶激活蛋白(GTPase activating
• 一个信号分子可含有两种以上的结构域, 因此可同时与两种以上的其他信号分子结 合。
• 同一类结构域可存在于多种不同的信号分 子中。
• 本身均为非催化结构域。
2)非受体酪氨酸蛋白激酶的种类
分为11个家族,至少有30个成员。它 们介导多种生长因子受体、细胞因子受体、 淋巴细胞抗原受体以及黏附分子整合素的 信号转导。
(二)蛋白激酶的种类
真核细胞的蛋白激酶可分为五类: ① 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 ② 酪氨酸蛋白激酶 ③ 组/赖/精氨酸蛋白激酶 ④ 半胱氨酸蛋白激酶 ⑤ 天冬氨酸/谷氨酸蛋白激酶
1. 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶
丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/ threonine protein kinase,S/T-PK)催化 丝氨酸/苏氨酸的羟基磷酸化。
是一类催化ATP上 -磷酸基团转移到 蛋白酪氨酸残基酚羟基上的激酶,使多种底 物蛋白磷酸化,在细胞增殖、分化中起重要 作用。
NH
HC CH2
OH
OC
NH HC CH2 OC
O OP O
O
分类: (1)非受体酪氨酸蛋白激酶(NRTK) (2)受体酪氨酸蛋白激酶(RTK) (3)核内酪氨酸蛋白激酶
(1)非受体酪氨酸蛋白激酶(NRTK)
GAP、PLC等含有PH结构域,后者可 同G蛋白及磷脂类分子PIP2、PIP3、IP3等 结合。
PLC-1的PH domain与IP3结合
血影蛋白的PH domain与膜磷脂结合
e)PTB结构域 PTB结构也可识别一些含磷酸化酪氨
酸的模体。
Shc PTB Domain
非受体酪氨酸蛋白激酶重要结构域的特点:
1)非受体酪氨酸蛋白激酶的重要结构域
有SH1(c-Src homology domain 1)、SH2、SH3、PH、PTB等。它们在激 酶的催化反应、酶定位、活性调节以及与 其他分子相互作用中起重要作用。
SH结构域是Src同源结构域的简称。
a)SH1结构域 非受体型的PTK的催化区因与Src家
N-ter
Actin Cytoskeleton Filamin
CH1 CH2
Kinase domain
N-ter LIMS
Migfilin
FERM PH FERM Mig-2
paxillin
Integrins
ECM
Generously provided to the CMC by Cary Wu (Apr-03
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