细胞生物学蛋白激酶如何使蛋白质底物磷酸化

细胞生物学蛋白激酶使蛋白质底物磷酸化：在胰高血糖素的一系列作用下磷酸化 从而被激活。但合成糖原的糖原合酶在胰岛素的一系列作用下去磷酸化，从而激活。

酪氨酸磷酸化_磷酸化修饰

酪氨酸磷酸化_磷酸化修饰

酪氨酸磷酸化_磷酸化修饰

酪氨酸磷酸化_磷酸化修饰

有些已通过测定其核苷酸序列而推出其相应的氨基酸序列。在很多情况下，克隆的酶基因产物氨基酸受体特异性不能被直接测定，一般是通过序列分析与已知特异性的蛋白激酶比较而得出。

所有已知的丝/苏和酪氨酸蛋白激酶都有一个共同的催化结构域(约270个氨基酸)，通过催化结构域的序列同源性比较，可将蛋白酪氨酸激酶家族分成若干亚家族。

形成

酪氨酸磷酸化和多蛋白复合体的形成构成了细胞信号转导的基本机制，几乎所有的多肽细胞生长因子都是通过此途径来激活细胞，细胞生长。因而催化蛋白质酪氨酸磷酸化的酶，酪氨酸激酶(tyrosine kinases)是成为信号转导机制和控制细胞生长的关键分子。酪氨酸激酶和蛋白质酪氨酸磷酸化在肿瘤的发生和生长中也起了决定性的作用。许多抗肿瘤物的研制都着眼于此类分子。

蛋白质磷酸化的定义是什么?

蛋白质磷酸化(Protein phosphoation) 是生物界

最普遍,也是最重要的一种蛋白质翻译后修饰(Post2

translational modifications ,PTMs) ,20 世纪50 年代以来

一直被生物学家看作是一种动态的生物调节过程.

在细胞中,大约有1/ 3 的蛋白质被认为是经过磷酸

化修饰的[1 ] . 在人类基因组中,大约有2 %的基因编

码了500 种激酶和100 种磷酸酶[2 ] . 蛋白质磷酸化

和去磷酸化是原核和真核生物细胞表达调控的关键

环节,对许多生物的细胞功能起开关调控作用,是一

种普遍的重要调节机制. 因此,蛋白质磷酸化的分析

和磷酸化位点的鉴定已成为目前蛋白质组学研究的

焦点之一.

磷酸化蛋白质根据其磷酸氨基酸残基的不同大

致可分为四类,即:O2、N2、酰基

和S2.O2是通过羟氨基酸的磷酸化形

成的,如丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸,羟脯氨酸或羟赖

氨酸磷酸化仍不清楚;N2是通过精氨酸、赖氨

酸或组氨酸的磷酸化形成的;酰基是通过天

冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成;而S2通过半胱氨酸磷酸化形成.

蛋白质磷酸化具有以下功能: (1) 磷酸化参与酶

作用机制,在此过程磷酸化为反应性中间产物(多为

S2或N2) ,如在磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶依

赖的磷酸转移酶系统( PTR) 的组氨酸蛋白激酶

(HPr) ; (2) 磷酸化介导蛋白活性,蛋白分子通过蛋白

激酶发生磷酸化,如蛋白激酶A(丝氨酸和苏氨酸残

基) 或不同的受体酪氨酸激酶(酪氨酸残基) ; (3) 天

冬氨酸、谷氨酸和组氨酸的磷酸化在细菌趋化反应

的感觉性传导中发生解离.

蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程调节着细胞信

号转导、细胞分化和细胞生长等几乎所有的生命活

动过程,因此,被生动形象的描述为细胞生理活动的

分子开关. 蛋白质在蛋白激酶作用下发生磷酸化,在

磷酸酶的作用下去磷酸化. 不同的蛋白激酶可识别

和修饰不同蛋白质的不同位点. 这就扩大了磷酸化

蛋白质研究的复杂性,从而使磷酸化蛋白质成为蛋

白质翻译后修饰研究的热点. 大量实验表明:改变生

物的生长环境,可诱导出生物体内的蛋白质磷酸化

现象的发生,从而导致细胞内蛋白质的组成和数量

发生变化,最终使生物体的生理状态发生改变. 因

此,当细胞中的蛋白激酶或磷酸酶的活性受到抑制

或过表达时,蛋白质磷酸化过程就会紊乱,从而导致

细胞周期调控异常. 因此,肿瘤的形成与蛋白质的磷

酸化异常有很大相关性. 换句话说,蛋白质磷酸化的分子机制对于癌症等重大疾病的研究具有相当的指导意义. 这也就使其当之无愧地成为了生物学研究

领域中的热点.

中科院大连化物所生物技术部1809组封顺、叶明亮、邹汉法等人关于新型金属离子固定化亲和色谱固定相应用于磷酸化蛋白质组学的研究成果(Immobilized Zirconium Ion Affinity Chromatography for Specific Enrichment

of Phosphopeptides in Phosphro proteome Analysis)发表于9月份出版的《分子细胞蛋白质组学》(Molecular & Cellular Proteomics,MCP,2007，6，1656-1665）。《分子细胞蛋白质组学》由美国生物化学和细胞生物学学会主办，是蛋白质组学研究领域影响因子的学术刊物，2005年和2006年的SCI引用影响因子分别为9.876和9.62。

在复杂的蛋白质提取物的酶解产物中，磷酸化多肽的高选择性、高稳定性富集是磷酸化蛋白质组学分析的关键步骤之一。常规的金属离子固定化亲和色谱固定相以氨基二乙酸(IDA)或次氮基三乙酸(NTA)为螯合基团与Fe3+，Ga3+等离子螯合，进而选择性地作用于磷酸化肽段，达到富集磷酸化多肽的目的。这一类吸附材料对含有酸性氨基酸残基侧链的肽段也具有富集作用，因此干扰磷酸化肽段的检测。本项工作制备了磷酸脂改性的高分子材料微球，利用磷酸脂基团与镐离子的配位作用固定化镐离子，再通过镐离子与磷酸肽上的磷酸基团的选择性作用达到富集的目标。实验结果表明镐离子固定化亲和色谱固定相对磷酸化肽段具有很高选择性和富集效果。

蛋白质磷酸化是指胞内蛋白质在外界信号下，分子中的酪氨酸磷酸化发生活性改变，参与胞内信号转导的蛋白将依次激活下游各级信号分子，通过级联反应最终实现生物学效应。

酪氨酸激酶的自身磷酸化有何作用？

受体酪氨酸激酶在没有同信号分子结合时是以单体存在的，并且没有活性；一旦有信号分子与受体的细胞外结构域结合，两个单体受体分子在膜上形成二聚体，两个受体的细胞内结构域的尾部相互接触，激活它们的蛋白激酶的功能，结果使尾部的酪氨酸残基磷酸化。磷酸化导致受体细胞内结构域的尾部装配成一个信号复合物（signaling complex）。刚刚磷酸化的酪氨酸部位立即成为细胞内信号蛋白（signaling protein）的结合位点，可能有10～20种不同的细胞内信号蛋白同受体尾部磷酸化部位结合后被激活。信号复合物通过几种不同的信号转导途径，扩大信息，激活细胞内一系列的生化反应；或者将不同的信息综合起来引起细胞的综合性应答（如细胞增殖）。

酪氨酸激酶活性与磷酸化的关系

其酪氨酸激酶活性并不高，是说它对下游底物的磷酸化活性较低，至于自身的磷酸化，则不一定。许多酪氨酸激酶受体可以催化自身磷酸化，如果你的那个受体只能通过自身磷酸化，那么就不容易磷酸化了。

此受体亲和力高，则配体浓度低时另一个受体基本结合不到配体，只有此受体的通路起作用。只有活性不高，可能信号弱一些，也许此通路不需要太强的信号，也许通路下游信号强，这就有很多种可能了。

蛋白质磷酸化的最重要的机制

蛋白质磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最基本、最普遍，也是最重要的机制。蛋白质磷酸化主要发生在两种氨基酸上，一种是丝氨酸(包括苏氨酸)，另一种是酪氨酸。这两类酸磷酸化的酶不一样，功能也不一样，但也有少数双功能的酶可以同时作用于这两类氨基酸，如MEK(促丝裂原活化蛋白激酶激酶mitogen-activated proteinkinase kinase ,MAPKK)。丝氨酸磷酸化的主要作用是变构蛋白质以激活蛋白质的活力，主要是指酶活力。而酪氨酸磷酸化除了在变构以及激活该蛋白的活力之外，更重要的功能是结合蛋白提供一个结构基因，以促进其和其他蛋白质相互作用而形成多蛋白复合体。蛋白复合体的形成再进一步促进蛋白质的磷酸化。周而复始，由最初蛋白质磷酸化所产生的信号就一步步如此转下去。如果最初产生的是一个细胞生长的信号，此信号便最终转入细胞核，导致DNA和细胞分裂。因此，酪氨酸磷酸化和多蛋白复合体的形成构成了细胞信号转导的基本机制，几乎所有的多肽细胞生长因子都是通过此途径来激活细胞，细胞生长。因而催化蛋白质酪氨酸磷酸化的酶，酪氨酸激酶(tyrosine kinases)使成为信号转导机制和控制细胞生长的关键分子。酪氨酸激酶和蛋白质酪氨酸磷酸化在肿瘤的发生和生长中也起了决定性的作用。许多抗肿瘤物的研制都着眼于此类分子。蛋白质翻译后修饰是蛋白质化学研究的重要领域，对蛋白质结构的细节了解得越多，对蛋白质翻译后修饰的分类范围了解得也就越广。蛋白质修饰包括糖类、脂类、、磷酸、硫酸、羧基、甲基、乙酰基、羟基等功能基团以共价键与蛋白质的连接。蛋白质经过修饰，在结合、催化、调节及物理性质等方面都被赋予了新的功能。蛋白质磷酸化是蛋白质翻译后修饰的重要内容，在酶和其它重要功能分子活性的发挥、第二信使传递和酶的级联作用中起到重要的作用。蛋白质磷酸化是在一系列蛋白激酶的作用下完成的，本节主要介绍蛋白磷酸激酶的分离与分析和磷酸化蛋白质的分析方法。

为什么酪氨酸激酶只催化络氨酸的磷酸化而不催化丝氨酸或者苏氨酸呢？

因为酶的催化位点只能识别酪氨酸残基啊。并且要在特定部位的酪氨酸残基才会磷酸化，说明被磷酸化蛋白的磷酸化位点附近的构象也会影响酶的识别的。

你如果要从机理上解释的话就很多样了。电性是重要的一方面，但是还要和蛋白构象有关。比如，能够磷酸化的酪氨酸残基都是位于蛋白表面的，内部的就无法磷酸化。况且，酪氨酸激酶要和底物蛋白发生相互作用，也就是在固定的方位结合底物蛋白，并将自己的活性中心吻合于磷酸化的酪氨酸残基。这里，单个氨基酸的电性就是次要的了，蛋白构象和蛋白表面电荷及疏水性成为了重要因素。

因为酶的催化位点只能识别酪氨酸残基啊。并且要在特定部位的酪氨酸残基才会磷酸化,说明被磷酸化蛋白的磷酸化位点附近的构象也会影响酶的识别的。

你如果要从机理上解释的话就很多样了。电性是重要的一方面,但是还要和蛋白构象有关。比如,能够磷酸化的酪氨酸残基都是位于蛋白表面的,内部的就无法磷酸化。况且,酪氨酸激酶要和底物蛋白发生相互作用,也就是在固定的方位结合底物蛋白,并将自己的活性中心吻合于磷酸化的酪氨酸残基。这里,单个氨基酸的电性就是次要的了,蛋白构象和蛋白表面电荷及疏水性成为了重要因素。