プロテインキナーゼA
PKAは、cAMP依存性キナーゼとしてもよく知られており、さまざまなシグナルに応答してセカンドメッセンジャーであるcAMPの濃度が上昇すると、触媒サブユニットが遊離し活性化される、と長い間考えられてきた。しかし、調節タンパク質であるAキナーゼアンカータンパク質(英語版)が結合した複合体など、内在のホロ酵素複合体を対象としたの近年の研究からは、特に生理的なcAMP濃度では、調節サブユニットと触媒サブユニットが物理的に分離せずとも、PKAの細胞内での局所的な活性化が進行することが示唆されている。対照的に、実験的に誘導された、生理的濃度を超える濃度のcAMPは、ホロ酵素の分離と触媒サブユニットの遊離を引き起こす。以下では、実験的によく知られたホロ酵素の分離を伴う機構について記述する。
グルカゴンやアドレナリンのような細胞外ホルモンは、まず標的細胞のGタンパク質共役受容体 (GPCR) に結合することで、PKAの活性化につながるシグナル伝達カスケードを開始する。GPCRが細胞外リガンドによって活性化されると、受容体はコンホメーション(立体配座)変化を起こし、ドメイン構造の変化がGPCRに結合しているヘテロ三量体Gタンパク質に伝えられる。刺激されたGタンパク質複合体中のGs型αサブユニットは結合しているGDPをGTPへ交換し、複合体から遊離する。
PKAの調節サブユニットの二量体は、キナーゼの細胞内局在化に重要である。二量体のD/Dドメイン (dimerization and docking domain) は、Aキナーゼアンカータンパク質(英語版) (AKAP) のAKBドメイン (A-kinase binding domain) に結合する。AKAPはPKAを細胞内のさまざまな場所 (細胞膜、ミトコンドリアなど) へ局在化させる。
AKAPは他の多くのシグナル伝達タンパク質を結合し、非常に効率的なシグナル伝達のハブを細胞内の特定の位置に形成する。例えば、心筋細胞の核の近傍に位置するAKAPはPKAとPDEの両方に結合し、それによってPKAの活性は制限されて局所的なパルスとなる。