Протеинкиназа А

Протеинкиназа А, или цАМФ-зависимая протеинкиназа, относится к семейству ферментов, активность которых зависит от уровня циклического АМФ в клетке. Протеинкиназа А является самой изученной из всех протеинкиназ, её функции разнообразны, она участвует в регуляции метаболизма гликогена, липидов и сахаров, её субстратами могут быть другие протеинкиназы или другие метаболические ферменты.

Протеинкиназа А участвует в цАМФ-стимулируемой транскрипции генов, которые имеют цАМФ-реактивный элемент в регуляторном участке. Повышение концентрации цАМФ ведет к активации протеинкиназы А, которая фосфорилирует транскрипционный фактор CREB по остатку серина 133, CREB связывает своим фосфорилированным участком коактиватор транскрипции и стимулирует транскрипцию.

Молекула протеинкиназы А является холоферментом и в неактивном состоянии является тетрамером — состоит из двух регуляторных и двух каталитических субъединиц. Если уровень цАМФ в клетке низкий, холофермент остается интактным и каталитическая активность отсутствует. Когда концентрация цАМФ в клетке возрастает, цАМФ связывается с двумя сайтами связывания на регуляторных субъединицах, происходят конформационные изменения, диссоциация тетрамера на два каталитически активных димера. Открытые активные центры каталитических субъединиц переносят концевой фосфат молекулы АТФ на остатки серина или треонина.

Протеинкиназы А представлены в многих типах клеток, и проявляют каталитические активности в отношении разных субстратов, поэтому, работа протеинкиназы А и концентрация цАМФ регулируется во многих биохимических путях. Следует отметить, что действие протеинкиназы А, вызванное фосфорилированием, как правило, кратковременное, так как протеинфосфатазы, сопряженные с протеинкиназами, быстро дефосфорилирует мишени.

Гормоны инсулин и глюкагон влияют на работу протеинкиназы А, изменяя уровень цАМФ в клетке по механизму активации рецепторов, связанных с G-белками, через аденилатциклазу. Инсулин активирует аденилатциклазу, повышая концентрацию цАМФ, протеинкиназа А фосфорилирует ферменты ацетил-КоА-карбоксилазу и пируватдегидрогеназу, направляя таким образом ацетил-КоА для синтеза липидов; глюкагон имеет противоположный эффект.

Работа протеинкиназы А регулируется и по механизму отрицательной обратной связи. Одним из субстратов, активируемых протеинкиназой А, является фосфодиэстераза, которая превращает цАМФ в АМФ, таким образом, снижая концентрацию цАМФ и ингибируя протеинкиназу А.