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蛋白質激脢

(second messenger activated protein kinase)

編撰：劉佩珊教授

Protein kinase C(PKC)為一種二級訊號可活化的蛋白質激脢(second messenger activated protein kinase)，由單一聚牲鈦鏈形成之，其活化因子為鈣離子(Ca2+)、雙醯甘醇(diacylglycerol)，和磷酸脂(phosphoserine)的活化，而且其可磷酸化之作用蛋白質是於serine 或threonine位置加上磷酸根，所以又被定義為Ca2+/DAG/phospholipid dependent serine/threonine protein kinase。 PKC廣泛分佈於動物組織中，尤其在神經系統方面，含量特別豐富，從1970年代被發現並研究至今，在人體細胞方面，利用分生技術已分析(clone)出12種不同聚牲鈦鏈形成之PKC，因此有至少12種亞型。 ...

蛋白質激脢

(second messenger activated protein kinase)

編撰：劉佩珊教授

Protein kinase C(PKC)為一種二級訊號可活化的蛋白質激脢(second messenger activated protein kinase)，由單一聚牲鈦鏈形成之，其活化因子為鈣離子(Ca2+)、雙醯甘醇(diacylglycerol)，和磷酸脂(phosphoserine)的活化，而且其可磷酸化之作用蛋白質是於serine 或threonine位置加上磷酸根，所以又被定義為Ca2+/DAG/phospholipid dependent serine/threonine protein kinase。 PKC廣泛分佈於動物組織中，尤其在神經系統方面，含量特別豐富，從1970年代被發現並研究至今，在人體細胞方面，利用分生技術已分析(clone)出12種不同聚牲鈦鏈形成之PKC，因此有至少12種亞型。 PKC參與細胞無數生理反應的調控，包括：增生(proliferation)，分化(differention)和分泌(secretion)等不勝枚舉，對細胞生存而言是不可缺乏的重要因子。

現以cPKC為標準比較三群PKC的差異，cPKC的蛋白質結構被解析主要由5個可變區(V1~5)，和4個恆定區(C1~4)(21)交錯合成之。在C1有一小段假受質序列(pseudo-substrate sequence)：Arg-Lys-Gly-Ala-Leu-Arg-Gln-Lys，此段序列的目的，在於確定PKC在缺乏誘導的狀態下，保持不活化的形式：C1內包含任意重覆的cysteine-rich Zinc-finger序列Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys，形成 DAG/phorbol ester 鍵結位。C2包含酸性脂(acidic lipids)/Ca2+鍵結位。C3包含Gly-X-Gly-X-X-Gly-X16-Lys為ATP鍵結位序列。C1和C2形成PKC的調結區(regulatory domain)，C3和C4形成PKC的催化區(catalytic domain)，屬於Ca2+，DAG-dependent kinase，nPKC的蛋白質結構和cPKC類似，獨缺乏C2，為DAG-dependent kinase，而aPKC的蛋白質結構不但缺乏C2，且C1只有一個cysteine-rich motif，是為Ca2+，DAG-independent kinase。

在細胞質內或細胞膜上，cPKC並非活化態，需經過誘導，才能轉變成為活化態，其能活化機制可能為：一旦細胞受到刺激，經過一連串訊號傳導之後，例：G protein-coupled receptors活化phospholipase C，產生二級訊號，造成細胞質內Ca2+濃度上升，促使細胞質內PKC對膜之親合力大增，向細胞膜等膜狀胞器移位，然後C2和膜上的磷脂鍵結，使PKC原來較緊密的結構變得比較鬆散，此時C1再和膜上的DAG結合，促使假受質自催化區移開，此時的PKC才是能和ATP、serine/threonine 或arginine-rich受質鍵結，進入活化狀態。PKC一旦附著上膜轉變成活化態之後，很容易被鈣活化蛋白質分解酵素(Ca2+-activated protease)分解，例：calpain，造成down-regulation 的調節，使細胞在受到刺激之後，能夠迅速回到平衡穩定之狀態。然而nPKC的活化方式也許和cPKC有些類似，獨不受 Ca2+ 的影響，特別值得一提的是aPKC，因為其屬於Ca2+及DAG非管控型（Ca2+，DAG-independent），所以有人推測其活化的方式，可能受到其它的物質、激脢，例：tyrosine kinase、inositol phospholipid...等的影響。

Phorbolmyristate acetate(PMA)，一種輔致癌因子(co-carcinogen)，由巴豆(Croton Tiglium)種子萃取出之四環化合物，結構類似DAG，在不須經過任何刺激的情況下，可直接與PKC之調節區結合，且不易被代謝、分解，一旦與PKC鍵結，可使PKC一直處在活化狀態，是研究PKC功能上非常常用的活化劑。 PKC抑制劑方面，由於所作用的位置不同，區分為兩類，第一類為作用於PKC調節區之抑制劑，例：sphingosine，主要與C1結合，影響DAG/PMA和PKC的結合。 第二類為作用於PKC催化區之抑制劑，例：staurosporine、由微生物萃曲之聚環化合物，主要作用在於和ATP競爭PKC之ATP結合位。

資料來源：https://m.xuite.net/blog/aa371010a/twblog/140627560