3第三章蛋白激酶及信号传导1

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在细胞膜上,PI-3k 的产物PI-3,4-P2或PI-3,4,5-P3结合PKB的PH结 构域,使PKB向膜转位或二聚化,从而被PKB激酶磷酸化。PI3,4,5-P3还有底物第二信使作用,能别构激活PKB激酶PKBK,使 PKB发生Thr308磷酸化,从而发生部分活化. PKB激酶(PDK-2)能特 异磷酸化Ser473,完全活化PKB
3. 非典型PKC (atypical PKC, aPKC)
、、 三种亚型。只需要 PS激活。
第三节、蛋白激酶B (PKB) 一、概况: ➢ (PKB) 属于Ser/Thr 蛋白激酶 ➢ PKB的催化域与PKC和PKA分别有73%和68%
的相同。(related to the A and C kinases) ➢ T细胞性淋巴瘤逆转录病毒癌基因 (v-akt) 的产物:
第三章 蛋白激酶与信号传导
1.细胞信号传导的主要方式:--蛋白质磷酸化
2.蛋白质磷酸化位点:-- Ser/Thr、Tyr、His
3.磷酸化催化作用机理:蛋白激酶的作用
4.蛋白激酶类型:
① 环核苷酸依赖的蛋白激酶(PKA、PKG); ② 磷脂依赖的蛋白激酶(PKC、PKB); ③ 钙-钙调蛋白调节的蛋白激酶; ④ 核糖体S6蛋白激酶(RSK): ⑤ 周期蛋白依赖的蛋白激酶(cdk)(cdk,cdc2-激酶); ⑥ 丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK); ⑦ MAPK激酶(MAPKK)及MAPKK 激酶(MAPKKK); ⑧ 酪蛋白激酶和糖原合成酶激酶3(GSK-3); ⑨ 跨膜受体Ser/Thr蛋白激酶; ⑩ 其他Ser/Thr蛋白激酶等。
1. 二聚化结构域:
① 含保守的Leu/Ile 组成的亮氨酸拉链结构 ② 膜定位 ③ 自身磷酸化位点(I, II) ④ 自身抑制模体 (I) ⑤ 协同作用的调节位点(I)
2. cGMP结构域: cGMP 1 : 亲和力低, 磷酸化位点Thr (I) /Ser (II) cGMP2: 亲和力高, 磷酸化位点Thr ( I , II ) 3. 催化域: ➢ 260 aa ➢ 保守的Lys (I, II) ➢ 必需的Thr (I, II) , 可自身磷酸化 ➢ 细胞核定位信号 4. 羧端结构域: 70aa
二、PKG在信号传导中的作用
PKG参与心钠素(ANP)的信号传导 受体:鸟苷酸环化酶
第五节、酪氨酸激酶(TPK)
一、类型:
受体型TPK、非受体型TPK
二、受体型TPK: 1. 受体型TPK亚类:根据结构分为9个亚类: ① 表皮生长因子受体(EGFR) ② 胰岛素受体(IGF-1R) ③ 血小板生长因子受体(PDGFR) ④ 纤维生长因子受体(FGFR) ⑤ 血管内皮生长因子受体(VEGFR) ⑥ 肝细胞生长因子受体(HGFR) ⑦ Trk基因产物受体受体 ⑧ Eph/Elk/Eck/Erk基因产物受体 ⑨ 受体蛋白AXI
蛋白质激酶:Ser-OH 、Thr-OH 酪氨酸蛋白激酶:Tyr-OH
第一节:蛋白激酶A (PKA)
一、蛋白激酶A的特征: PKA: cAMP依赖性蛋白激酶 作用: 代谢的调控、细胞信号传导 组成: 两个催化亚基(C) 、两个调节亚基(R)
C2R2四聚体
二、PKA的分类
R亚基: I 类(RI): RI 49 kD , RI 、 RI
② MEK是可溶性的酶 ③ 有双功能的激酶:催化MAPK分子中的
Thr-X-Tyr (TXY)模体的Thr和Tyr残基的磷 酸化。
④ TXY的模体通常是TEY(Thr-Glu-Tyr), MEK又称为TEY激酶
3. ERK:细胞外应答激酶
① 有三种ERK: ERK1, 44 kD; ERK2, 42 kD; ERK3, 62 kD;
磷酸基团转移的作用
⑤ R165DLK168PEN171氨基酸残基构成一个环,其中 D166(Asp)是磷酸基团转移的基础。
⑥ K168(Lys)具有稳定中间态和降低活化能的作用 ⑦ Asp184是金属离子结合位点
2. R亚基的结构特点:
① R亚基分为3个结构域
② N端是二聚化结构域,负责和另一个R亚基的聚合
(二)JNK系统的级联成员
➢ c-Jun氨基末端激酶(JNK):磷酸化转录因子cJun的氨基末端,而得名。
➢ 紧张活化蛋白激酶(SAPK):
➢ 级联成员:
MEKK—JNKK—JNK
1. MEKK: 属于MAPKKK家族 (相当于 ERK信号流中的Raf )
① 成员:MEKK1 , 2 , 3 ② MEKK1在静息细胞中和抑制剂结合,外界刺激信号脱
kinase (ERK) 2.c-Jun 氨基末端激酶:c-Jun N-terminal kinase
(JNK) 3.p38-丝裂原激活蛋白激酶 (p38-MAPKs) MAPK的活化特点:要经过级联激活系统:
MAPKKK MAPKK MAPK
MAPK级联激活
S: 丝氨酸 T:苏氨酸 X:任意氨基酸 P:磷酸基团
③ C端有两个cAMP结构域,分为A、B结构域。A结 构域结合cAMP较慢、B结构域是优先结合cAMP 的位点
④ 在二聚化结构域和cAMP结构域之间为:假底物模 体(在RI) 或真底物模体(在RII),其氨基酸组成: RRNAIH (RI) / RRVSVC (RII)
四、PKA功能: C亚基具有催化活性,它识别底物为RRXS/T 和
第二节、蛋白激酶 C (PKC) 是一种Ser/Thr 蛋白激酶,
日本学者Nishizuka 1977年,首先发现存在于鼠脑细 胞中。受甘油二酯(DG)和Ca2+的激活,因为 其受到Ca2+的激活而被命名为蛋白激酶C
DG是细胞对多种胞外刺激作用的第二信使,是肌醇 磷酸脂或胆碱磷酸脂在磷酸脂酶水解而产生的
三、非受体型TPK:
1.分类:根据在亚细胞的定位和表达分为8个亚类
家族 成员 表达组织 亚细胞分布
① Jac 3 造血组织
胞质
② Syk 2 B/T细胞
胞质
③ Abl 2 广泛分布 胞核/ 胞质
④ Src 9
广泛分布 膜质组织
⑤ Csk 1 广泛分布 胞质
⑥ Fak 1 广泛分布 细胞粘着斑
百度文库
⑦ Fps 3 造血细胞
RXS/T,在接受磷酸基团S/T的羧基端的氨基酸为 蔬水氨基酸。在测定PKA活性时,肝丙酮酸激酶 的底物:肯普肽(kemptide) , LRRASLG是很好的 底物,若七肽的S改为A,则转变为抑制剂。
R亚基是cAMP结合的靶蛋白,在PKA的四聚
体中,它作为“假底物”而抑制C亚基发挥催化 作用,只有当cAMP结合R亚基后,解离状态的C亚 基才有催化作用
到目前,已发现PKC有12种亚型,根据结构特点和 激活剂的不同可以分为3类:
PKC的分类:
常规型PKC (Conventional PKC, cPKC): 包括、I、II、 四种亚型。需要:Ca2+、 DG(甘油二酯)、PS(磷脂酰丝氨酸)
新型PKC (novel PKC, nPKC) 、、、、五种亚型。需要:DG、PS
(一)、ERK系统的级联成员:
ERK的活化过程:
MAPKKK级
Raf亚家族
MAPKK级
MEK1/MEK2
MAPK级
ERK亚家族
1. Raf家族(3K级):Raf是一个病毒癌基因v-Raf 同源的细胞基因c-raf的产物;有三种亚类A-Raf, B-Raf, C-Raf;结构上保守的三个区域:
① CR-1: 富含Cys (又称CRD)
p38
3. p38 信号流的作用:控制一些应激因素和 细胞因子引起的细胞调亡
II 类(RII): RII 55 kD , RII 、 RII
C亚基:C、C、C ,40 kD
PKA全酶:R2C2 180 kD
三、PKA的结构:
1. C亚基的结构特点:
① N-端有一个ATP结合区,富含甘氨酸序列: GXGXXGX16K
② 在Lys72和Glu91形成离子对 ③ Ala 70 与腺苷酸的识别有关 ④ 催化中心位于分子中部,具有结合多肽底物和催化
落抑制剂而激活。
③ Cdc 42 和小G 蛋白Rac 通过P21蛋白活化激酶-1(PAK-1) 调节MEKK1
④ MEKK3除作用JNKK外,还能优先激活 MEK
2. JNKK: 属于MAPKK家族,相当于 ERK信号流 中的MEK
① JNKK具有双功能激酶 ② 磷酸化底物JNK蛋白Thr-Pro-Tyr (TPY)模体中的
(三) p38-MAPK 系统的级联成员
1. p38蛋白:
脂多糖(Lipopolysccharide LPS) 结合CD14后, 引起细胞内MAPK信号流的激活,诱导了 一种分子量38 kd 的蛋白质发生酪氨酸磷 酸化,这种蛋白质称之.
2. p38蛋白成员 (MAPK成员);
ASK1
MKK3/ MKK6
T&Y ③ JNKK 又称TPY激酶 ④ JNKK能激活p38-MAPK
3. JNK属于MAPK家族,相当于 ERK信号流 中的ERK
① JNK成员:JNK1、JNK2、JNK3 ② JNK1和JNK2在多细胞中表达,JNK3 只在
神经细胞中表达
③ JNK 可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。 ④ 可使转录因子TCF、ATF-2 磷酸化
Akt ➢ PKB种类:
① PKB (Akt1, PAC-PK)
② PKB (Akt2)
③ PKB (PAC-PK)
二、PKB的结构
(A)
(B) (C)
(D) PH: pleckstrin 同源结构域
(A) 人PKB-; (B) 人PKB-1 (C)人PKB-2 (D)鼠PKB-
三、 PKB的激 活 机理:
五、PKA的分布
I 类主要存在于非神经细胞,尤其在骨骼肌和 心肌最为丰富。
II 类主要存在于神经细胞中。
靶向假说:targeting hypothesis
磷酸化事件至少部分地接受了蛋白激酶在细 胞中定位的调控。
蛋白激酶的定位对其功能的发挥有重要的作用.
PKA的定位有关的“锚蛋白” (AKAP) 能跟 RII亚基结合,使得PKA定位于不同的部位。
② ERK1& 2: 依赖Ser/Thr蛋白激酶,优先磷酸化ProX-Ser/Thr或 Ser/Thr- Pro结构
③ ERK3磷酸化模体:Ser-Glu-Gly (SEG)
④ ERK作用:ERK受MEK活化后转位到细胞核内, 使很多依赖磷酸化激活的转录因子或与转录过程 有关的酶、蛋白质磷酸化。 如转录因子:Elk-1, TAL-1, RNA聚合酶II;核蛋白:c-Fos, c-Myc, cMyb, Ets-2, p53, STAT; 结构蛋白:微管相关蛋白 -2,调节细胞的结构。
② CR-2: 富含Ser/Thr-调节区
③ CR-3: 含Tyr/Ser --催化区
2. MEK (包括MEK1和MEK2)
胞外应答激酶:Extracellularly - responsive kinase (ERK)
① 有一个富含Pro的结构域,可以结合Raf,并 作为 Raf的底物受磷酸化而激活。








酪氨酸激酶 跨膜结构域
富含Cys结构域
⑨ 免疫球蛋白样结构域 酸盒结构域 纤连蛋白II结构域
2. 受体型TPK功能结构域: ① 配体结合域: ② 跨膜区域: ③ 催化域:有两个保守模体
DLAARN :R:精aa,与ATP的r-磷酸离子键 VPIKW:P 脯aa; W 色aa 与底物识别有关 ④ 调节域:自身磷酸化位点、活性调控
四、PKB的功能: 在体外,PKB可以磷酸化合成肽:
RXRYZ(S/T)(Hy)
在体内: ➢磷酸化糖原合成酶激酶3-糖原合成增加 ➢葡萄糖的吸收 ➢核糖体蛋白S6激酶(p70S6k)-有关蛋白质生
物合成 ➢细胞的存活、增殖 ➢细胞分化 ➢细胞周期的调节
第四节、蛋白激酶G PKG : cGMP依赖性蛋白激酶 PKG-I (76 kD): 、两种,胞质中 PKG-II (86 kD): 膜蛋白 一、PKG的结构:
胞质
⑧ Btk 3
造血/肝细胞 胞质
Jak
Syk
Abl
Src
Csk
Fak
Fps Btk
激酶
SH2
几种非受体型TPK
的结构
SH3
第六节、丝裂原激活蛋白激酶家族 Mitogen-activated protein kinase 简写:MAPK) Ser/Thr蛋白激酶;三个亚家族: 1.胞外应答激酶:Extracellularly - responsive
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