細胞シグナル伝達関連のタンパク質キナーゼ

細胞シグナル伝達関連のタンパク質キナーゼ

細胞は細胞外シグナルの伝達によって環境変化に反応して細胞内応答を生じさせることができる。膜不透過性シグナル分子は、細胞の原形質膜上に局在する受容体によって認識される。リガンドの結合は、その受容体の固有の酵素活性を刺激し、またはシグナル伝達タンパク質を調節し得る。1つ以上の細胞内シグナル伝達タンパク質の調節は、最終的にいわゆる「エフェクタータンパク質」の活性化または阻害をもたらし得る。 多くの場合、これはまた遺伝子発現の変化をもたらす。プロテインキナーゼによるリン酸化は、細胞シグナル伝達における最も一般的で重要な調節メカニズムの1つである。細胞シグナル伝達に関与するプロテインキナーゼには、AGCグループを含む多くのグループがある。

細胞シグナル伝達におけるタンパク質キナーゼの機能
細胞シグナル伝達においてプロテインキナーゼの最も重要な機能の一つはリン酸化である。リン酸化は極めて重要な修飾の1つである。分子がリン酸化されると、ATPのγ-リン酸がキナーゼによってその上に移動される。タンパク質のリン酸化はそれを活性化または阻害することができる。AP-1(Fos / Jun)転写因子cJunはそのN末端および下流のDNA結合領域の近くにリン酸化部位を含む。(MAPKファミリーメンバーによる)N末端リン酸化はcJun活性化に関与しているが、(GSK-3による)DNA結合部位付近のリン酸化はcJunを発現停止させる[70]。チロシン残基のリン酸化はまた、SH2または他のPY結合ドメイン含有タンパク質のために高度に選択的なドッキング部位を作り出し得る。タンパク質ホスファターゼの存在はタンパク質およびそれらの複合体の活性状態と不活性状態との間の切り替えを可能にする。即ち、それらはリン酸修飾を除去することによってそれらの標的を脱リン酸化する。

細胞シグナル伝達における AGCグループのプロテインキナーゼ
AGCグループのセリン/トレオニンプロテインキナーゼは塩基性アミノ酸指向性酵素である傾向がある。これらのキナーゼの多くは、セカンドメッセンジャーの放出時に活性化される。AGCグループには、環状ヌクレオチド調節タンパク質キナーゼ(PKA,PKG)ファミリー、PKCファミリー(下記参照)、'RAC'(PKB / Akt)ファミリー、GPCRキナーゼファミリーおよびリボソームS6プロテインキナーゼファミリーが含まれる。

細胞シグナル伝達における CaMKグループのプロテインキナーゼ
CaMKグループのセリン/トレオニンプロテインキナーゼも塩基性アミノ酸指向性である傾向がある。セカンドメッセンジャー経路を介した調節はこのグループにとって一般的である。CaMKグループは、カルシウムカルモジュリン依存性タンパク質キナーゼ(CaMK)およびSNF1/AMPKファミリーを含む。

細胞シグナル伝達における CMGCグループのプロテインキナーゼ
CMGCグループのセリン/トレオニンキナーゼはセカンドメッセンジャーによって調節されないが、さらに下流のプロテインキナーゼカスケードに作用する。これらのキナーゼは通常、活性化セグメントにおいて調節リン酸化部位を示す。CMGC群には、CDK(サイクリン依存性キナーゼ)ファミリー、MAPK / ERKファミリー、GSK-3ファミリーおよびClk(Cdc様キナーゼ)ファミリーが含まれる。

細胞シグナル伝達における従来の グループのプロテインチロシンキナーゼ
従来のグループのプロテインチロシンキナーゼ(PTK)は、メンバーがチロシン残基を排他的にリン酸化するという点で他の全てのグループとは異なる。PTKは通常、後生動物の成長および分化シグナルの伝達に関与している。セリン/スレオニンキナーゼと従来のチロシンキナーゼとの間の最も重要な配列の違いは、触媒ループおよび活性化セグメントにある。触媒ループ(サブドメインVIb)のHRDLKxxNモチーフによる配列は、セリン/スレオニン特異性を示す。HRDLRAANおよびHRDLAARNはそれぞれ従来の非受容体PTKおよびRTKを示すコンセンサス配列である。活性化セグメントでは、セリン/スレオニンキナーゼに保存されたスレオニンがある。PTKでは、同等の残基はプロリンである。これにより、より開放的な部位を作り出すことができ、従ってより大きなチロシン基質残基を収容できる。

細胞シグナル伝達における他のグループのプロテインキナーゼ
4つの主要なグループ以外のプロテインキナーゼは、MEK / Ste7pファミリー、MEKK / Ste11pファミリー、PAK / Ste20pファミリー、Rafファミリー、アクチビン/ TGF-β受容体ファミリー、顕花植物受容体キナーゼファミリー、カゼインキナーゼIファミリーおよびLIMキナーゼを含む「ほかのキナーゼ」というグループにまとめられる。

細胞シグナル伝達関連のタンパク質キナーゼの参考文献

• Schenk P W, et al. Signal perception and transduction: the role of protein kinases[J]. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research, 1999, 1449(1): 1-24.

細胞シグナル伝達