Учебное пособие Красноярск сфу 2019 (07) ббк

48
активным центром каталитических субъединиц и псевдосубстрат-
ными последовательностями регуляторных. Каждая регуляторная 
субъединица имеет два участка связывания цАМФ. Присоедине-
ние четырех молекул цАМФ к двум регуляторным субъединицам, 
приводит к изменению конформации последних, что способствует 
диссоциации тетрамера. Свободные каталитические субъедини-
цы приобретают способность катализировать перенос фосфатно-
го остатка с АТФ на определенные остатки серина или треонина 
некоторых белков- мишеней. Обычно специфическими последо-
вательностями, которые узнает ПКА, являются Arg- Arg- Х-Ser или 
Lys- Arg- Х–Х-Ser, где Х — любая аминокислота. Такая ковалентная 
модификация фермента стабилизирует одно из конформационных 
состояний: активное (расслабленное) или неактивное (напряжен-
ное). Но это уже зависит от свой ств данного фермента. Так, фосфо-
рилирование гликогенфосфорилазы активирует ее, а гликогенсин-
тетазы, наоборот, ингибирует ее активность.
На рис. 22 схематически представлен механизм действия 
протеинкиназы А в аденилатциклазной системе.
Протеинкиназа А была выявлена во всех животных клет-
ках. В настоящее время выделено несколько ее типов, имеющих 
Рис. 22. Схема аденилатциклазной системы (Северин, 2011)

49
схожее строение в различных тканях, идентифицировано три 
типа каталитических субъединиц (a, b, γ) и два типа регулятор-
ных (I и II). ПКА выполняет важнейшие регуляторные функции: 
фосфорилирует цитоплазматические и ядерные белки (например 
гистоны), модулирует активность ферментов, транскрипционных 
и хроматиновых факторов. Таким образом, этот фермент уча-
ствует в регуляторных механизмах, контролирующих не только 
метаболическую активность клетки, но также экспрессию генов 
и процессы ремоделирования хроматина.
4.3.2. Протеинкиназа А и регуляция экспрессии генов
В некоторых животных клетках повышение уровня цАМФ 
приводит к активации транскрипции определенных генов. На-
пример, в нейроэндокринных клетках гипоталамуса цАМФ 
«включает» ген, кодирующий синтез пептидного гормона со-
матостатина. Каков же механизм этого процесса? Дело в том, 
что активированная каталитическая субъединица ПКА может 
диффундировать из цитоплазмы в ядро, где фосфорилируют 
так называемые ген-регуляторные белки, которые связываются 
со специфическими элементами ответа (response elements), пред-
ставляющими собой короткие участки ДНК строго определенной 
последовательности генов- регуляторов, формируя при этом пу-
сковое звено активации или репрессии транскрипции соответ-
ствующего транскриптона (рис. 23).
4.3.3. Классификация протеинкиназ
Протеинкиназы — это обширная группа ферментов, которая 
занимает около 2 % генов эукариот. В зависимости от того, какие 
группы подвергаются фосфорилированию, выделяют пять клас-
сов протеинкиназ:
I — катализируют фосфорилирование гидроксильной груп-
пы серина и треонина;
II — переносят фосфат на гидроксильную группу тирозина:
• рецепторные (например, киназа рецептора фактора роста);
• нерецепторные (src-киназа, JAK и др.);
III — катализируют образование фосфоамидных связей (пе-
реносят фосфат на NH
2
-группу гистидина, лизина и аргинина);
IV — фосфорилируют остатки цистеина;
V — способны переносить фосфат на глутаминовую и аспа-
рагиновую кислоты (Hanks et al., 1995; Гусев, 2000).

50
Классы III, IV, V встречаются у бактерий, грибов и растений. 
По своей структуре и свой ствам они сильно отличаются от фер-
ментов первых двух классов. Также стоит отметить, что у эукари-
от существуют протеинкиназы двой ной специфичности, которые 
фосфорилируют белки по трем аминокислотным остаткам (се-
рин, треонин и тирозин).
По мере накопления сведений о первичной структуре про-
теинкиназ и установлении трехмерной структуры некоторых 
представителей этого класса ферментов стало возможным созда-
ние классификации, в основу которой положен анализ последова-
тельности аминокислот в каталитическом домене фермента.
1. A-G-C-класс. Ферменты, активность которых регулиру-
ется цАМФ (буква А в названии класса), цГМФ (буква G в на-
звании класса) и протеинкиназы С (буква С в названии клас-
са), активность которых может регулироваться ДАГ, фосфоли-
пидами и ионами кальция. Ферменты этого класса могут быть 
Рис. 23. Регуляция транскрипции протеинкиназой А (Северин, 2011): 
CREB — cAMP response element- binding protein (цАМФ — зависимый
транскрипционный фактор), CRE — cAMP response elements
(цАМФ-специфические элементы ответа)

51
мономерами (например, протеинкиназа С), где все регуляторные 
элементы находятся в составе одной полипептидной цепи, диме-
рами (цГМФ-зависимая протеинкиназа) или гетероолигомерами 
(цАМФ-зависимая протеинкиназа).
2. Са
2+
-кальмодулин- зависимые протеинкиназы. Ферменты 
этого класса, как правило, состоят из каталитической и регуля-
торной субъединиц. В подклассе истинных Са
2+
-кальмодулин-за-
висимых протеинкиназ одной из регуляторных субъединиц обя-
зательно является кальмодулин — универсальный Са
2+
-связы-
вающий белок, широко распространенный в различных органах 
и тканях (Гусев, 1998).
3. C–M-G-класс. Довольно гетерогенный класс, к которому 
относят циклинзависимые протеинкиназы (буква C в названии), 
МАП-киназы (буква М в названии) и ферменты, способные фосфо-
рилировать гликогенсинтазу (буква G в названии). Ферменты этого 
класса могут быть мономерами (как, например, МАП-киназа) или 
образовывать комплексы со специальными регуляторными субъ-
единицами (циклинзависимые протеинкиназы). Активность этих 
протеинкиназ регулируется внутриклеточными метаболитами 
(например полиаминами), аутофосфорилированием или специфи-
ческими протеинкиназами (Hanks et al., 1995; Гусев, 2000).
4. Тирозинкиназы. К этому классу отнесены протеинки-
назы, способные фосфорилировать остатки тирозина в белках- 
мишенях. Описано несколько подклассов этих ферментов.
5. Неклассифицированные протеинкиназы. Часто это мо-
номерные ферменты, активность которых может регулировать-
ся под действием низкомолекулярных клеточных метаболитов. 
Некоторые из этих ферментов (например, киназа МАП-киназы) 
обладают необычной двой ной специфичностью и способны фос-
форилировать как остатки серина и треонина, так и остатки ти-
розина (Hanks et al., 1995; Гусев, 2000).

жүктеу/скачать 7,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: