タンパク質のリン酸化と細胞シグナル伝達

タンパク質のリン酸化 - 脱リン酸化は、ほぼ全ての細胞機能の調節に役割を果たしている。したがって、この過程におけるシグナル伝達は研究の焦点となっている。

それにもかかわらず、タンパク質のリン酸化がシグナル伝達に関与する程度は本当に顕著である。ほとんどすべての既知のシグナル伝達経路は、最終的にプロテインキナーゼ、または場合によってはプロテインホスファターゼに影響する。

これらの酵素の多様性は注目に値し、そして多くのバイオテクノロジー企業がそれらを潜在的に重要な薬物標的と見なしている。 そのような薬物は重要な治療用途を有する可能性があり、そしていずれにせよ、それらはシグナル伝達を研究する研究者にとって確かに有用であると考えられる。 確かに、これはすでに正しいことが証明されている。

環状 AMP シグナル経路

骨格筋において、cAMPがホスホリラーゼキナーゼを活性化するメカニズムは、第二のプロテインキナーゼ、cAMP依存性プロテインキナーゼまたはプロテインキナーゼA (PKA)によるリン酸化に関わる。

PKAはホスホリラーゼキナーゼ以外に多くのタンパク質基質を有する。これらは他の酵素、例えばグリコーゲン合成酵素、ピルビン酸キナーゼ、ホルモン感受性リパーゼなど、ならびに多くの非酵素的タンパク質を含んでいた。後者の中には、転写因子CREB、収縮タンパク質、分泌タンパク質などがある。広範囲の細胞プロセスがPKAによって制御されていることが明らかになって、これはGreengardと共同研究者の初期の予測と同じである。

SAP キナーゼ(SAPK)経路および p38 MAP キナーゼ (MAPK)経路

p46およびp54ストレス活性化プロテインキナーゼ(SAPK)経路は、腫瘍壊死因子(TNF)-アルファ、紫外線、およびタンパク質合成阻害剤によって活性化される。p38 MAPKと呼ばれるファミリーの3つのメンバーもクローン化されている。p38 MAPK経路に対する刺激は、SAPK経路に対するものと重複し、そしてリポ多糖、インターロイキン(IL)-1、亜ヒ酸塩、および浸透圧ショックを含む。

MAPK経路と同じように、SAPKおよびp38 MAPKは連続的リン酸化経路により活性化される。Rho ファミリーGTP加水分解酵素Rac1 と cdc42HはSAPKおよびp38 MAPK経路の上流で重要な役割を果たすと考えられている。これらのGTP加水分解酵素をSAPK と p38に結合させる候補はp21-activated kinase(PAK)である。3つの哺乳動物PAKは60〜60 kDaのセリン/トレオニンキナーゼであり、これはSaccharomyces cerevisiae Ste20と同じ、活性化Rac1/cdc42Hへ動員されると活性化される。

SAPK経路の主な役割はアクチベータータンパク質1を介する遺伝子調節に関与する転写因子c-Junのリン酸化および活性化である。同定されているp38 MAPK標的は、MAPK活性化プロテインキナーゼ(MAPKAPK-2および-3)ならびにMAPK相互作用プロテインキナーゼ-1および-2である。さらに、p38 MAPKは活性化転写因子-2をリン酸化し活性化し、そしてMAPKと協同して三元複合因子のリン酸化によって血清応答配列を調節することが示されている。

参考文献

1. Graves, J. D., & Krebs, E. G. (1999). Protein phosphorylation and signal transduction. Pharmacology & therapeutics, 82(2), 111-121.

細胞シグナル伝達