Proteína quinase A

A da **proteína quinase A** (abreviada como **PKA**, polas súas siglas en inglés) é unha familia de encimas cuxa actividade é dependente do nivel de AMP cíclico (AMPc ou cAMP) que haxa na célula. A PKA tamén se denomina **proteína quinase dependente de AMPc** ().  A proteína quinase A ten varias funcións na célula, incluíndo a regulación do metabolismo do glicóxeno, azucres, e lípidos.

Non se debe confundir coa proteína quinase activada por AMP, que é tamén membro da superfamilia da proteína quinase e unha serina/treonina quinase, pero é un encima diferente e pode ter efectos opostos, e tampouco se debe confundir coas quinases dependentes de ciclina (Cdks). Por último, as súas siglas PKA non se deben confundir co símbolo da constante de disociación de ácido, p*K*a.

## Introdución 
A proteína quinase A, ou máis precisamente a proteína quinase dependente do adenosín 3',5'-monofosfato (AMP cíclico), foi descuberta polos químicos H. Fischer e Edwin G. Krebs en 1968, os cales gañaron o Premio Nobel de Fisioloxía ou Medicina en 1992 polos seus traballos sobre a fosforilación e desfosforilación e como están relacionadas coa actividade da proteína quinase A.

A PKA é unha das proteína quinases que foi máis estudada, en parte debido ao seu carácter practicamente único de ser tetrámera. De todas as proteína quinases que forman o quinoma humano, codificadas en 540 xenes diferentes, só hai outra, a caseína quinase 2, que exista fisioloxicamente en forma de complexo tetrámero.

A diversidade das subunidades da PKA de mamíferos comprendeuse a partir de que o Dr. Stan Knight e outros identificasen catro posibles xenes para a subunidade C e a presenza de catro xenes para a subunidade R. En 1991, Susan Taylor et al. cristalizaron a subinidade Cα da PKA, que revelou por primeira vez que o núcleo central dunha proteína quinase tiña unha estrutura bilobada, proporcionando un modelo para todas as demais proteína quinases codificadas no xenoma, as cales constitúen o chamado "quinoma'" (*"kinome"*).

## Estrutura 
O holoencima PKA é un tetrámero, aínda que na célula se forman estruturas de orde superior, nas que as dianas son compoñentes específicos da PKA. A estrutura do holoencima PKA clásica consta de dúas subunidades reguladoras e dúas subunidades catalíticas. A subunidade catalítica contén o sitio activo, unha serie de residuos canónicos que son típicos das proteína quinases aos que se une o ATP, ao que hidrolizan e un dominio ao que se une a subunidade reguladora. A subunidade reguladora ten dominios que se unen ao AMP cíclico, un dominio que interacciona con subunidades catalíticas e un dominio autoinhibidor. Hai dúas formas de subunidade reguladora, chamadas RI e RII.

## Mecanismo 
miniatura|280px|Mecanismos de activación e inactivación da PKA

### Activación 
A PKA tamén se chama proteína quinase dependente do AMPc, porque se pensaba tradicionalmente que era activada pola liberación da subunidade catalítica cando os niveis do segundo mensaxeiro AMPc aumentaban en resposta de diversos sinais. Porén, estudos recentes que avalían os complexos do holoencima intacto, incluíndo os complexos de sinalización unidos á AKAP reguladora, suxeriron que a activación subcelular local da actividade catalítica da PKA podería producirse sen a separación física dos compoñentes catalítico e regulador, especialmente ás concentracións fisiolóxicas de AMPc. Pero en contraste co anterior, concentracións suprafisiolóxicas de AMPc inducidas experimentalmente poden causar a separación do holoencima, e a liberación das subunidades catalíticas.

Unha vez liberado da súa subunidade reguladora inhibidora, as subunidades catalíticas poden continuar fosforilando un gran número doutras proteínas no contexto do substrato mínimo Arg-Arg-X-Ser/Thr., aínda que están suxeitos a máis niveis de regulación, como a modulación polo inhibidor pseudosubstrato da PKA estable á calor, denominado PKI 

Velaquí unha lista dos pasos implicados na activación da PKA:

# Incremento do AMP cíclico citosólico.
# Dúas moléculas de AMPc únense a cada subunidade reguladora da PKA.
# As subunidades reguladoras móvense fóra dos sitios activos das subunidades catalíticas e o complexo R2C2 disóciase.
# As subunidades catalíticas libres interaccionan con proteínas para fosforilar residuos de serina ou treonina.

### Catálise 
As subunidades catalíticas liberadas poden despois catalizar a transferencia dos fosfatos terminais do ATP ás proteínas substrato en residuos dos aminoácidos serina ou treonina. Esta fosforilación xeralmente ten como resultado un cambio na actividade do substrato. Como as PKAs están presentes en varias células e actúan sobre diferentes substratos, a regulación da PKA e a do AMPc están implicadas en moitas vías diferentes.

O mecanismo dos efectos ulteriores pode dividirse en fosforilación directa das proteínas e síntese de proteínas:
*Na fosforilación directa de proteínas, a PKA directamente incrementa ou fai diminuír a actividade dunha proteína.
*Na síntese proteica, a PKA primeiro activa directamente o factor CREB, que se une ao elemento de resposta ao AMPc, alterando a transcrición e, por tanto, a síntese da proteína. En xeral, este mecanismo tarda máis tempo en actuar (horas ou días).

### Mecanismo de fosforilación 
O residuo de serina/treonina do péptido substrato está orientado de modo que o grupo hidroxilo quede enfrontado ao grupo fosfato gamma da molécula de ATP unida. Tanto o substrato coma o ATP e dous ións Mg2+ forman contactos intensivos coa subunidade catalítica do PKA. Na conformación activa, a hélice C empaquétase contra o lobo N-terminal e o residuo de aspartato do motivo conservado DFG quela os ións Mg2+, axudando a colocar o substrato ATP. O grupo trifosfato do ATP está apuntando ao peto da adenosina para a transferencia do fosfato gamma á serina/treonina do substrato peptídico. Hai varios residuos conservados, incluíndo o glutamato (E) 91 e a lisina (K) 72, que median na colocación dos grupos fosfato alfa e beta. O grupo hidroxilo do substrato peptídico serina/treonina ataca o grupo fosfato gamma no fósforo por medio dunha reacción nucleófila SN2, que ten como resultado a transferencia do fosfato terminal ao substrato peptídico e a clivaxe do enlace fosfodiéster entre o fosfato beta e os grupos fosfato gamma. O PKA actúa como modelo para o coñecemento da bioloxía das proteína quinases, e a posición dos residuos conservados axuda a distinguir a proteína quinase activa e os membros pseudoquinases inactivos do quinoma humano.

### Inactivación 
miniatura|120px|AMPc
A regulación á baixa da proteína quinase A ocorre por un mecanismo de retroalimentación que usa varios encimas fosfodiesterases que hidrolizan o ATP, o cal é un dos substratos activados pola quinase. A fosfodiesterase converte rapidamente o AMPc a AMP, reducindo así a cantidade de AMPs que pode activar a proteína quinase A. A PKA é tamén regulada por unha complexa serie de eventos de fosforilación, que poden incluír a modificación por autofosforilación e a fosforilación por quinases reguladoras, como PDK1.

### No músculo esquelético 
A proteína quinase A é dirixida a localizacións subcelulares específicas despois de ligarse a proteínas de ancoraxe á proteína quinase A (AKAP). A canle de liberación de Ca2+ do retículosarcoplásmico ou receptor Ryanodine (Ryr) colocalízase coa AKAP do músculo. A fosforilación do RyR e o fluxo de Ca 2+ increméntase pola localización da PKA na RyR pola mAKP.

### Na formación da memoria 
A PKA foi sempre considerada importante na formación da memoria. Reducións na actividade de expresión de DCO (xene codificante da subunidade catalítica da PKA) pode causar graves alteracións na aprendizaxe, e a memoria a medio e curto prazo. A memoria a longo prazo depende do factor de transcrición CREB, regulado pola PKA. Un estudo feito en *Drosophila* descubriu que unha diminución na actividade da PKA do 24% inhibía as capacidades de aprendizaxe e unha diminución do 16% afectaba tanto á capacidade de aprendizaxe coma á retención da memoria. A formación dunha memoria normal é moi sensible aos niveis de PKA.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Proteína quinase
* Transdución de sinais
* Receptor acoplado á proteína G
* Proteína quinase específica de serina/treonina
* Quinase da cadea lixeira da miosina
* Vía dependente do AMPc

### Ligazóns externas 
* 
* Proteína quinase dependente de AMPc 1 de *Drosophila* - The Interactive Fly
* Proteína quinase dependente de AMPc: PDB - Molécula do mes

## Notas