“蛋白激酶C”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

蛋白激酶C

释义

【蛋白激酶C】

拼译：protein kinase C

蛋白激酶C是广泛分布于真核细胞特别是哺乳类动物细胞中的一种蛋白激酶，以无活性形式存在于胞液中，当被Ca²⁺等激活后，转移到膜上。用抗PKC单克隆抗体进行免疫细胞化学分析表明，PKC几乎不存于细胞核内，但有证据表明，在某些细胞核中也有一定分布，并与一种染色质片断紧密结合在一起。PKC的研究已取得惊人的进展，研究结果表明，PKC对调节细胞代谢、分化、生长、增殖以及癌变、细胞内生物信息的传递等均起着重要作用。

通过分子克隆方法证明，PKC不是单一分子的酶，而是一组密切相关的有多种亚型的蛋白质家族(Y．Ono等，1988；K．P．Huang等，1989)。它由两组PKC基因编码，即A组：α、β、γ；B组：δ、ε、ξ。现只有A组的α、β、γ编码的PKC Ⅲ、PKC Ⅱ、PKC Ⅰ被纯化鉴定；其中PKC Ⅱ含有β Ⅰ、β Ⅱ两种，它们具有高度的顺序同源性，仅在羧基端氨基酸顺序上有所不同。PKC分子中氨基酸残基的数目按α、β Ⅰ、β Ⅱ、γ、δ、ε、ξ分别为672、671、673、697、673、737、592。研究人员发现，不同PKC的编码基因定位于不同染色体，它们之间存在相似的同源性。PKC为一条多肽链，其结构可分为4个保守区(C₁～C₄)、5个可变区(V₁～V₅)。羧基端1／2侧的两个保守区(C₃，C₄)为激酶活性区，该区域与其它蛋白激酶的相应区域有很高的同源性。C₃区含有结合ATP的特定结构，该区有酶的催化部位，C₄有一酸性区，起识别底物的作用。氨基端1／2侧的保守区(C₁，C₂)有Ca²⁺、二酰基甘油(DG)、佛波酯等的结合位点，是酶的调节区。C₂区可能是酶对Ca²⁺的敏感性所必需的。另一组PKC结构中不存在C₂区，所以，δ、ε、ξcDNA在COS－1细胞中表达的产物不需要Ca²⁺激活(D．Schaap等，1989)。各种PKC的C₁区包含一个“假底物序列”，它使PKC在没有激活剂存在的条件下保持无活性状态。此外，C₁区内有富含半胱氨酸的随机重复序列，可能在控制PKC家族的基因表达中起重要作用(K．P．Huang，1990)。在催化区与调节区联结部分为蛋白水解酶的敏感位点，PKC可被钙依蛋白酶的限制性蛋白水解而激活，这种水解发生在V₃区的一个或两个位点上，该蛋白水解可能与PKC分子本身的衰减调节有关。

各种PKC同工酶在各种组织中的分布是不同的。PKC Ⅰ(γ型)仅存于脑、脊髓组织中。据研究，它在后突触活动中起重要作用。β Ⅰ和β Ⅱ以不同比例分布在许多不同的组织、细胞中，通常β Ⅱ表达量要远远大于β Ⅰ的数量，在神经细胞中，有时β Ⅰ与质膜相联，而β Ⅱ则常位于高尔基体膜上。PKC Ⅲ(α型)的分布非常广泛，低等生物中也发现有PKC存在。从酵母菌中提纯的PKC，则表现出与哺乳动物中的PKC完全不同的底物特异性，并发现它不能被佛波酯所激活。

Nishzuka等对PKC的研究做了许多开创性的工作，他们使用羟基磷灰石吸附色谱等方法分离纯化PKC，而1990年D．J．Burns等使用不同的baculovirus表达系统，即从baculovirus感染的昆虫细胞中得到纯化的PKC，并对α、β Ⅱ和γ同工酶进行一系列生化特性研究。实验结果表明，各种同工酶对Ca²⁺、Mg²⁺、ATP、组蛋白Ⅲ－S都有相同的动力学常数，且对大多数的磷脂类物质有相同的反应和作用，关于花生四烯酸(AA)对不同酶激活作用方面有不同结果。Nishizuka等的实验资料表明，PKC在低浓度的AA(没有PS和DG)，有或无Ca²⁺都会被激活，高浓度的AA(高于120μmol／L)则变为酶的抑制剂。PKC Ⅱ和PKC Ⅲ在没有Ca²⁺下均无活性，加入Ca²⁺后即被激活，PKC Ⅲ被激活的程度就更高一些。但Burns等的研究资料结果却大相径庭，β Ⅱ与PKC Ⅰ在低浓度AA(25μmol／L)没有Ca²⁺、PS、DGT下时被最大限度激活，β Ⅱ、PKC Ⅱ都没有被高于125μmol／L的AA明显抑制，在有AA及300μmol／LCa²⁺前提下，只有PKC Ⅲ的活性显著升高，而β Ⅱ和PKC Ⅰ基本维持原有的活性。可见Nishizt1ka与Burns的研究资料在β Ⅱ活性方面有显著差异。

PS是3种同工酶的最有效激活剂，在PS存在下，佛波酯与PKC Ⅱ、Ⅲ结合激活的酶活性小于对PKC Ⅰ的影响。这些发现说明，佛波酯与不同PKC同工酶结合会使它们产生不同程度的活性(Y．Ono等，1988)。1990年K．P．Huang等的研究资料表明，PKC Ⅰ对心磷脂(CL)激活的敏感性高于PKC Ⅱ和Ⅲ，但Burns等的实验结果却表明CL可使PKC Ⅱ和Ⅲ激活到相似程度。其它磷酯一般都不能引起相当的活性，惟有磷脂酰D－丝氨酸(DPS)能显著激活PKC Ⅰ，对PKC Ⅱ影响甚微，磷脂酰同型丝氨酸(HMS)只激活PKC Ⅲ。

PKC对几种特定底物如多聚赖氨酸、多聚丝氨酸较为敏感，对其余底物则各种同工酶的Km值很相近。研究结果表明，各种PKC同工酶对激活剂、对底物的反应和影响都有各种不同特点。很可能这些酶在不同的细胞位置里被一系列激活剂有区别地激活，兴奋剂诱导的PKC的激活与移位经常导致它的加速降解。PKC Ⅰ比Ⅱ和Ⅲ对蛋白酶的降解更敏感，而且PKC Ⅲ对蛋白酶的水解具有抗性。在DG或佛波酯存在下，一般能够促进PKC活性的物质也可促进其降解；反之，一些中性磷脂如PE、PC既不能激活PKC，也不能促使它们降解。PKC与酸性磷脂如PS、PG和CL在没有二价金属离子的环境下一起混合保温，可引起PKC同工酶的不同失活效应。PKC Ⅰ最易失活，PKC Ⅲ具有抗性(K．P．Huang等，1990)。比起α、γ亚型的，β Ⅲ活性的产生对DG或佛波酯的依赖性更大，在有AA存在下，α亚型的不同于β Ⅱ和γ，它完全依靠Ca²⁺激活(D．J．Burns等，1990)。

佛波酯可在没有磷脂的情况下激活PKC(C．D．Silva等，1990)。PKC的活化又与一系列原癌基因和其它一些细胞基因的诱导关系密切。这些基因都有一个独特的5′－逆向DNA序列片断，能对PKC的活化产生反应。有些能对佛波酯产生反应的因子如AP－1，AP－2，AP－3和NF－kB已在一些细胞中被鉴定，AP－1是一族蛋白质复合体，由Fos，Jun原癌基因产物组成(Gentz等，1989)；但PKC激活Fos的具体机制，即如何影响Fos与Jun的复杂关系，如何使其移位进入细胞核内等尚不清楚。NF－kB是一种可被佛波酯激活的转录增强子．NF－KB的无活性前体与一种叫作IkB的抑制子结合在一起。据推测，IkB被PKC磷酸化并与NF－kB解离，因而NF－kB被激活，以后移位进入核内(F．Shirakawa等，1989)。PKC的活化也可抑制某些基因的表达。如一种干扰素基因的表达就被PKC的活化所抑制。佛波酯对PKC也有双重作用，起初激活PKC，然后促使其加速降解表现出负反馈调节作用。如细胞中的PKC被降解，就会导致丝裂原刺激的细胞发生失控的增生。同样有证据表明，佛波酯诱导的是PKC的降解，而不是PKC的活化，引起表皮细胞JB6的停泊不依赖性生长(Thomas等，1989)。

不仅是佛波酯，在T细胞中多次加入具有膜渗透性的DG也可引起PKC的持续激活，进而可促进白介素－2受体的表达(N．Berry等，1990)。基因的表达，细胞的活化、分化，是一系列信号系统相互作用的结果。1990年Anderson等的表工作明，两种涉及酪氨酸、丝氨酸／苏氨酸激酶的信号系统的整合作用，需要激活一种叫微管结合蛋白的激酶(MAP)，说明PKC与其它第2信使系统在基因表达中的协同作用。

许多激素、生长因子、神经递质的受体，例如α₁－和β－肾上腺素受体、胰岛素受体、白介素－2受体、IGF－1受体、表皮生长因子(EGF)受体、尼克酸胆碱能和铁传递蛋白受体皆受PKC调控。它们被PKC磷酸化后，导致去敏感效应，酪氨酸激酶活性降低以及重新分布效应。许多与G蛋白偶联以产生第2信使的受体受到PKC的直接磷酸化。PKC在体内外都可以磷酸化β－肾上腺素能受体，引起不同信号通路的交叉调节或称为一种“异种的”去敏化方式。PKC可使EGF受体的Thr⁶⁵⁴磷酸化，导致其酪氨酸激酶活性降低。EGF受体与EGF的结合会激活磷脂酶C，促使磷脂酰肌醇－4，5－二磷酸分解，DG增加，Ca²⁺内流，从而激活PKC，而活化的PKC抑制酪氨酸激酶(EGF受体)活性，反馈地抑制EGF受体促进细胞增殖的能力。正是PKC的这种负反馈调节作用保证正常细胞中EGF受体不会导致细胞异常增生。在肝癌细胞中观察到，胰岛素受体也受到相似的PKC的这种负反馈调节，佛波酯诱导的受体磷酸化抑制受体的酪氨酸激酶活性，但并不影响胰岛素与受体的结合(Takayama等，1988)。PKC这种负反馈调节可能是正常细胞调节的一种重要机制。(1991年A．W．Earbara等报道，细胞内Ca²⁺和PKC相互作用可调节α₁－肾上腺素能和舒缓激肽受体，而激活磷脂酶A₂的活性。在其它一些受体中，Huckle等(1989年)发现PKC的正反馈调节作用。例如，在佛波酯或DG存在的条件下，可增强促性腺激素释放激素与垂体结合，PKC的这种增强作用只对与兴奋剂结合的受体形式有效。

生物体内多种PKC同工酶共存具有重要意义，各种同工酶性质只存在细微的差别。当一种同工酶的基因遭到破坏时，其它同工酶仍可使机体生存下去，而这些同工酶对激活剂有不尽相同的敏感性，使得机体可以对第二信使产生精细的反应。在对PKC生理功能的研究中不难发现，PKC具有双重调节作用，一方面PKC被激活后可增强一些基因的表达，增进激素与受体的结合，表现出正向调节作用，另一方面它又可抑制一些基因的表达，抑制如EGF受体等的酪氨酸激酶活性，又表现出负反馈调节作用。PKC这种双重生理效应对维持机体的正常平衡起着重要的作用。PKC的研究必将受到越来越多的重视，深入了解PKC在细胞调节中各种生理功能的作用和意义以及与肿瘤的发生、发展的关系更将是研究的热点。

(北京大学张庭芳教授、中国医学科学院药物研究所秦岭撰)

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