Protein kinase A

Protein kinase A hay Protein kinaza A (PKA) hay Protein kinase phụ thuộc vào AMP vòng () là một họ enzyme có hoạt tính phụ thuộc vào nồng độ của AMP vòng (cAMP). Protein kinase A có một số chức năng trong hoạt động của tế bào: bao gồm việc điều tiết quá trình biến dưỡng glycogen, đường và chất béo.

Chú ý, không nên nhầm lẫn PKA với Protein kinase hoạt hóa bởi AMP hay Kinase phụ thuộc vào cyclin (cyclin-dependent kinases - Cdk).

Cơ chế và tác dụng

Cấu trúc, hoạt hóa và bất hoạt
Trong trạng thái bất hoạt (tức khi nồng độ AMP vòng trong tế bào ở mức thấp), mỗi protein kinase A là một holoenzyme có cấu trúc tứ phân (tetramer), nó bao hàm 2 tiểu đơn vị đảm nhiệm chức năng chính của enzyme (xúc tác) và 2 tiểu đơn vị có nhiệm vụ điều tiết hoạt tính enzyme. 2 tiểu đơn vị điều tiết nằm dính chặt vào 2 tiểu đơn vị xúc tác và ức chế hoạt tính của chúng. Tuy nhiên, khi nồng độ của AMP vòng tăng vọt lên (do hoạt động của enzyme adenylat cyclaza), AMP vòng sẽ bám vào các tiểu đơn vị điều tiết khiến cấu trúc không gian của PKA thay đổi, giúp cho các tiểu đơn vị xúc tác tách khỏi các tiểu đơn vị điều tiết và có thể thực thi hoạt tính xúc tác của mình. Để tách các tiểu đơn vị xúc tác ra khỏi các tiểu đơn vị ức chế, mỗi tiểu đơn vị ức chế cần ít nhất hai AMP vòng bám vào nó; điều này khiến hoạt tính của PKA rất "nhạy cảm" đối với sự thay đổi của nồng độ AMP vòng.

PKA và protein neo đậu (AKAP)
Ngoài vai trò trong việc ức chế hoạt tính của PKA, hai tiểu đơn vị điều tiết của enzyme này còn có vai trò quan trọng trong việc "định vị" PKA trong tế bào với sự giúp đỡ của Protein neo A-kinase (A-kinase anchoring protein - AKAP). Cụ thể, AKAP là một protein có 2 phần: một phần bám vào tiểu đơn vị điều tiết của PKA và phần còn lại thì bám vào một vị trí của cấu trúc khung xương tế bào hay màng sinh chất của một bào quan. Nhờ đó AKAP đóng vai trò như một cầu nối vật lý giúp "đóng đinh" PKA vào một vị trí hay một bộ phận nhất định trong tế bào. Ở đây, đối với các động vật có vú, cơ thể chúng ít nhất chứa hai loại PKA: một lại thì lửng lơ trong tế bào chất, loại kia được định vị tại các loại màng sinh chất và vi quản bằng cơ chế thông qua tiểu đơn vị điều tiết như nêu trên. Trong một số trường hợp, so với quá trình khuếch tán thông thường, việc định vị nhờ AKAP giúp giảm bớt rất nhiều thời gian di chuyển của PKA từ nơi được sản xuất đến nơi của protein đích mà nó tác động.

Đôi khi, vị trí mà các AKAP bám vào lại chính là các protein tín hiệu khác trong tế bào, điều này biến AKAP thành một phức hợp có chức năng như một môđun tín hiệu. Một ví dụ điển hình chính là một loại AKAP nằm ở gần nhân của tế bào cơ tim, nó có tác dụng bám vào PKA và một phosphodiesteraza có chức năng thủy phân AMP vòng và neo tất cả chúng vào lớp màng nhân tế bào. Khi PKA được kích hoạt và thực thi tác dụng của mình, các phosphodiesteraza bám vào AKAP cũng sẽ là một trong các đối tượng được PKA hoạt hóa; đến lượt mình các phosphodiesteraza lại mau chóng thủy phân AMP vòng và điều này tức thì gây ra sự bất hoạt của các PKA vừa kích hoạt chúng. Tác động ức chế ngược này giúp tế bào tránh được một phản ứng chậm chạp và kéo dài quá mức của PKA, thay vào đó hoạt tính của PKA sẽ bùng phát rất nhanh, mạnh nhưng thời gian tác dụng ngắn và mang tính cục bộ.

Như đã nói, mặc dù phần lớn các tác dụng của AMP vòng được thực thi thông qua PKA, tuy nhiên trong một số trường hợp AMP vòng sẽ tác dụng trực tiếp lên tế bào mà không cần đến PKA.
|-
| tế bào cơ (cơ xương) || hệ cơ ||
epinephrine --> thụ thể β-adrenergic

|| ||
sản sinh glucose
kích thích quá trình phân giải glycogen
phosphorylat hóa glycogen phosphorylaza thông qua phosphorylaza kinaza (hoạt hóa nó)

|-
| tế bào gan || gan ||
epinephrine --> thụ thể β-adrenergic
glucagon --> thụ thể glucagon
|| ||
sản sinh glucose
kích hoạt quá trình thủy phân glycogen
phosphorylat glycogen phosphorylaza (hoạt hóa nó)
agonists --> A2 receptor

Trong các tế bào mỡ, PKA do adrenaline kích hoạt lại có hoạt động hơi khác: nó hoạt hóa các phospholipaza có chức năng thủy phân các lipid trong tế bào mỡ và từ đó, giải phóng các glycerol và axít béo tự do dùng làm nguồn nhiên liệu cho các bộ phận khác như thận, tim, cơ. Như vậy, một lần nữa ta lại thấy tác dụng khác nhau của PKA trong các loại tế bào: cùng là PKA và cùng kích thích tố adrenaline nhưng gây ra các hiệu quả khác nhau ở tế bào gan và tế bào mỡ.

Xem thêm
Protein kinase
Truyền tín hiệu
Thụ thể bắt cặp với protein G
Serine/threonine-specific protein kinase
Kinase myosin chuỗi nhẹ
Chu trình phụ thuộc AMP vòng

Chú thích

Tham khảo

Liên kết ngoài

Drosophila cAMP-dependent protein kinase 1 - The Interactive Fly