第五节 蛋白激酶C
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| PKC亚类的分子结构/ |
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| TPA与DAG结构的比较/ |
蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)是一类Ca2+、磷脂依赖性的蛋白激酶，在跨膜信号传递过程中起着重要作用。PKC通过催化多种蛋白质上Ser/Thr磷酸化，调节多种细胞的代谢、生长、增殖和分化。
表 8-3 哺乳动物组织内的PKC亚类
亚 类
氨基酸残基
分子量(kDa)
激 活 剂
表达组织
A组：经典PKC
α
672
76
PS、Ca2+、DAG、FFA、LysoPC
广泛
βI
671
76
同 上
某些组织
βⅡ
673
76
同 上
多种组织
γ
697
78
同 上
脑
B组：新型PKC
δ
673
77
PS、DAG
广 泛
ε
737
83
PS、DAG、FFA
脑 等
η(L)
683
77？
肺、皮肤、心脏
θ
707
81？
骨骼肌
C组：非典型PKC
ζ
592
67
PS、FFA
广 泛
λ
586
67？
卵巢、睾丸等
注：PS：磷脂酰丝氨酸 FFA：游离脂肪酸
DAG：二酰基甘油 LysoPC：溶血磷脂酰胆碱
一、PKC的亚类及其结构特点
(一)PKC亚类
到目前为止，在哺乳动物组织内已确定10种PKC亚类(8-3)，分为A、B、C三组，A组称为典型或传统的PKC(classicalor conventional PKC,CPKC)，包括α、βI、βⅡ和 γ亚类，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组成员分子量在76-78kDa。B组为新型PKC(atypical PKC,aPKC)，包括δ、ε、η(L)和θ亚类，分子量在77-83kDa。C组为非典型PKC(atypicalPKC,aPKC)，由ζ和λ亚类组成，分子量较小为67kDa。
(二)PKC的结构
PKC的所有亚类都由一条单肽链组成(图8-11)，分子量大约为67-83kDa，其结构可分为四个保守区C1-C4(mPKC和aPKC缺少C2区)和五个可变区V1-V5。基中C1区可能是膜结合区，并且含有富含半胱氨酸的随机重复序列Cys-X2-Cys-X13(14)-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys(X代表任何一种氨基酸)，这段顺序与在许多金属-蛋白质及转录调节有关的DNA结合蛋白中的半胱氨酸-锌-DNA结合指形区(cysteine-Zinc-DNabinding finger)保守顺序Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys相似。最近对PKC的多肽片段进行分析发现，该序列与佛波酯和二酰基甘油(DAG)的结合有关。C2区与PKC对Ca2+的敏感性有关。C1和C2在结构上不同于其它蛋白激酶，能结合Ca2+、磷脂、DAG和TPA，因此C1和C2区又称为调节区。C3区包括一个ATP结合序列Gly-X-Gly-X-X-Gly-Lys,该区域与其它蛋白激酶的ATP结合位点具有很高的同源性，又称催化区。C4区包含一个底物结合区，是识别磷酸化底物所必需的。
图8-11 PKC亚类的分子结构
二、PKC的转位与激活
1.PKC的转位 PKC广泛分布于多种组织、器官和细胞，静止细胞中PKC主要存在于胞浆中，当细胞受到刺激后，PKC以Ca2+依赖的形式从胞浆中移位到细胞膜上，此过程称之为转位(translocation)。一般将PKC的转位作为PKC激活的标志。
2.PKC的激活 PKC的活性依赖于钙离子和磷脂的存在，但只有在磷脂代谢中间产物二酰基甘油(DAG)存在下，生理浓度的钙离子才起作用，这是由于DAG能增加PKC对底物亲和力的缘故。磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(PIP2)在磷脂酶-C作用下水解生成DAG和IP3。IP3促进细胞内钙离子的释放，在激活PKC过程中与DAG起协同作用。乙酸豆塞外佛波酯(12-o-tertradecanoylphordol-13-acetate,TPA;或phorbol-12-myristate-13-acetate,PMA)是一种促肿瘤剂，由于基结构与DAG相似(图8-12)，可在很低尝试下模拟DAG，活化PKC，使PKC亲和力增至10-7M。PKC是TPA的受体，当TPA插入细胞膜后可以替代DAG而直接活化PKC。当过高剂量TPA处理细胞可使靶细胞中PKC迅速耗竭，反而影响细胞的信号传递。
我种化学物持或抗生素对PKC活性具有抑制作用，根据抑制剂作用PKC靶部位的不同可以将抑制剂分为二组：一组是作用于催化区的抑制剂，它们可与蛋白激酶的保守残基结合，因此对PKC无明显的选择性；另一组是作用于调节区的抑制剂，它们可与Ca2+、磷脂和二酰基甘油/佛波酯相结合，因而有较高的选择性(图8-4)。
表8-4 蛋白激酶C的抑制剂
靶部位
抑 制 剂
来 源
催化区
staurosporine
放线菌属
UCN-01
放线菌属
UCN-02
放线菌属
K252a
放线菌属
H-7
合 成
氨基吖啶
合 成
桑吉瓦霉素
放线菌属
调节区
氯丙嗪
合 成
三氟拉嗪
合 成
三苯氨胺
合 成
多粘菌素B
细 菌
阿霉素
放线菌属
calphostin
真 菌
cercosporin
真 菌
图8-12 TPA与DAG结构的比较