Protein kináza A

V buněčné biologii je Protein kináza A (PKA) rodina enzymů, jejichž aktivita je závislá na buněčných úrovních cyklického AMP (cAMP). PKA je také známá jako cAMP-dependentní protein kináza (EC 2.7.11.11). Protein kináza A má v buňce několik funkcí, včetně regulace glykogenu, cukru a metabolismu lipidů.

Neměl by být zaměňován ani s AMP-aktivovanou proteinovou kinázou – která, ačkoliv je podobné povahy, může mít opačné účinky – ani s cyklin-dependentními kinázami (Cdks), ani s kyselou disociační konstantou pKa.

Přehled: Aktivační a inaktivační mechanismy PKA

Každý PKA je holoenzym, který se skládá z regulačního dimeru podjednotky, přičemž každá regulační podjednotka je vázána na katalytickou podjednotku. Při nízkých hladinách cAMP zůstává holoenzym neporušený a je katalyticky neaktivní. Když koncentrace cAMP stoupne (např. aktivace adenylátcykláz receptory spřaženými s G proteinem, vázanými na G, inhibice fosfodiesteráz, které rozkládají cAMP), cAMP se váže na dvě vazebná místa na regulačních podjednotkách, což vede k uvolnění katalytických podjednotek. Pro maximální funkci musí být každá katalytická podjednotka také fosforylována, což se vyskytuje na Thr 197 a pomáhá orientovat katalytické zbytky v aktivním místě.

1. Cytosolický cAMP se zvyšuje
2. Na každou regulační podjednotku PKA se vážou dvě molekuly cAMP
3. Regulační podjednotky se pohybují mimo aktivní místa katalytických podjednotek a komplex R2C2 disociuje
4. Volné katalytické podjednotky interagují s proteiny za účelem fosforylace zbytků Ser nebo Thr.

Volné katalytické podjednotky pak mohou katalyzovat přenos ATP terminálních fosfátů na proteinové substráty v serinu, nebo threoninové zbytky. Tato fosforylace obvykle vede ke změně aktivity substrátu. Vzhledem k tomu, že PKAs jsou přítomny v různých buňkách a působí na různé substráty, regulace PKA a regulace cAMP se účastní mnoha různými cestami.

Mechanismy dalších účinků lze rozdělit na přímou fosforylaci proteinů a syntézu proteinů:

Doporučujeme:  Mahzarin Banaji

Ke snížení regulace proteinkinázy A dochází mechanismem zpětné vazby: Jedním ze substrátů, které jsou kinázou aktivovány, je fosfodiesteráza, která rychle konvertuje cAMP na AMP, čímž snižuje množství cAMP, které může aktivovat proteinkinázu A.

PKA je tedy řízena cAMP. Také samotná katalytická podjednotka může být regulována nižší fosforylací.

Regulační dimer podjednotky PKA je důležitý pro lokalizaci kinázy uvnitř buňky. Dimerizační a dokovací (D/D) doména dimeru se váže na A-kinázovou vazebnou (AKB) doménu A-kinázového kotevního proteinu (AKAP). AKAP lokalizují PKA do různých míst (např. plazmatická membrána, mitochondrie, atd.) uvnitř buňky.

AKAPy vážou mnoho dalších signalizačních proteinů a vytvářejí velmi účinný signalizační uzel na určitém místě uvnitř buňky. Například AKAP umístěný poblíž jádra buňky srdečního svalu by vázal PKA i fosfodiesterázu (hydrolyzuje cAMP), což buňce umožňuje omezit produktivitu PKA, protože katalytická podjednotka je aktivována, jakmile se cAMP naváže na regulační podjednotky.

PKA fosforyluje bílkoviny, které mají motiv Arginin-Arginin-X-Serine exponovaný, a naopak (de)aktivuje bílkoviny. Protože se exprese bílkovin liší typ od typu buňky, bílkoviny, které jsou k dispozici pro fosforylaci, budou záviset na buňce, ve které je PKA přítomen. Účinky aktivace PKA se tedy liší podle typu buňky:

V adipocytech a hepatocytech

Adrenalin a glukagon ovlivňují aktivitu proteinkinázy A změnou hladin cAMP v buňce prostřednictvím G-proteinového mechanismu za použití adenylátcyklázy. Protein kináza A působí na fosforylaci mnoha enzymů důležitých v metabolismu. Například protein kináza A fosforyluje acetyl-CoA karboxylázu a pyruvátdehydrogenázu. Taková kovalentní modifikace má inhibiční účinek na tyto enzymy, čímž inhibuje lipogenezi a podporuje čistou glukoneogenezi. Inzulin naopak snižuje hladinu fosforylace těchto enzymů, která místo toho podporuje lipogenezi. Připomeňme, že glukoneogeneze se v myocytech nevyskytuje.

V nucleus accumbens neurony

PKA pomáhá přenášet/převádět dopaminový signál do buněk. Bylo zjištěno (posmrtně), že je zvýšen v mozku kuřáků, v nucleus accumbens, který zprostředkovává odměnu a motivaci: část mozku, na kterou působí „prakticky všechny“ rekreační drogy, stejně jako „v oblasti středního mozku, která reaguje na dopamin, který působí jako „chemikálie odměny“ u kuřáků a bývalých kuřáků“.

Doporučujeme:  Lipotropinum

Pyruvát dehydrogenáza kináza – Protein kináza A – Protein kináza G – Protein kináza C (Protein kináza Mζ) – Rhodopsin – Beta adrenergní receptor – G-protein spřažené receptorové kinázy – Ca2+/calmodulin-dependentní – Myosin světelný řetězec) – Fosforyláza – Cyclin-dependentní – Mitogen-aktivovaný (Extracellular signal-regulated, C-Jun N-terminal, P38 mitogen-activated protein) – MAP3K – GSK-3 – AMP-aktivovaný

Anti-Mullerův hormonální receptor – Ataxia telangiectasia mutovaná – Aurora (A, B) – Savčí cíl rapamycinu – Kostní morfogenetické proteinové receptory (1, 2) – CDKL5 – c-Raf – EIF-2 – Ribosomal s6 – Protein kináza B – PDK1