蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)

蛋白激酶C是G蛋白偶联受体系统中的效应物, 在非活性状态下是水溶性的，游离存在于胞质溶胶中，激活后成为膜结合的酶。蛋白激酶C的激活是脂依赖性的，需要膜脂DAG的存在，同时又是Ca2+依赖性的，需要胞质溶胶中Ca2+浓度的升高。当DAG在质膜中出现时，胞质溶胶中的蛋白激酶C被结合到质膜上，然后在Ca2+的作用下被激活。同蛋白激酶A一样,蛋白激酶C属于多功能丝氨酸和苏氨酸激酶。

亚类

到目前为止，在哺乳动物组织内已确定10种PKC亚类（8-3），分为A、B、C三组，A组称为典型或传统的PKC（classicalor conventional PKC,cPKC），包括α、βI、βⅡ和 γ亚类，其中βI和βⅡ有高度的同源性，是由同一mRNA的不同剪接而成，A组成员分子量在76-78kDa。B组为新型PKC（novel PKC,nPKC），包括δ、ε、η（L）和θ亚类，分子量在77-83kDa。C组为非典型PKC（atypicalPKC,aPKC），由ζ和λ亚类组成，分子量较小为67kDa。

结构

PKC亚类的分子结构

PKC的所有亚类都由一条单肽链组成（图8-11），分子量大约为67-83kDa，其结构可分为四个保守区C1-C4（mPKC和aPKC缺少C2区）和五个可变区V1-V5。基中C1区可能是膜结合区，并且含有富含半胱氨酸的随机重复序列Cys-X2-Cys-X13(14)-Cys-X2-Cys-X7-Cys-X7-Cys（X代表任何一种氨基酸），这段顺序与在许多金属-蛋白质及转录调节有关的DNA结合蛋白中的半胱氨酸-锌-DNA结合指形区（cysteine-Zinc-DNabinding finger）保守顺序Cys-X2-Cys-X13-Cys-X2-Cys相似。对PKC的多肽片段进行分析发现，该序列与佛波酯和二酰基甘油（DAG）的结合有关。C2区与PKC对Ca2+的敏感性有关。C1和C2在结构上不同于其它蛋白激酶，能结合Ca2+、磷脂、DAG和TPA，因此C1和C2区又称为调节区。C3区包括一个ATP结合序列Gly-X-Gly-X-X-Gly-Lys,该区域与其它蛋白激酶的ATP结合位点具有很高的同源性，又称催化区。C4区包含一个底物结合区，是识别磷酸化底物所必需的。

已发现了至少11种亚型,其结构有一定的保守性而又有所差别,导致其功能和调控的多样性。新合成的PKC一般需要经历活化茎环(Activation-loop,A-loop)、转角模体(Turn motif,TM)以及疏水模体(hydrophobic motif,HM)的程序性磷酸化过程才能成熟,获得进一步活化的功能。

转位与激活

转位

PKC广泛分布于多种组织、器官和细胞，静止细胞中PKC主要存在于胞浆中，当细胞受到刺激后，PKC以Ca2+依赖的形式从胞浆中移位到细胞膜上，此过程称之为转位（translocation）。一般将PKC的转位作为PKC激活的标志。

激活

PKC的活性依赖于钙离子和磷脂的存在，但只有在磷脂代谢中间产物二酰基甘油（DAG）存在下，生理浓度的钙离子才起作用，这是由于DAG能增加PKC对底物亲和力的缘故。磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸（PIP2）在磷脂酶-C作用下水解生成DAG和IP3。IP3促进细胞内钙离子的释放，在激活PKC过程中与DAG起协同作用。乙酸豆塞外佛波酯（12-o-tertradecanoylphordol-13-acetate,TPA;或phorbol-12-myristate-13-acetate,PMA）是一种促肿瘤剂，由于基结构与DAG相似，可在很低浓度下模拟DAG，活化PKC，使PKC亲和力增至10-7M。PKC是TPA的受体，当TPA插入细胞膜后可以替代DAG而直接活化PKC。当过高剂量TPA处理细胞可使靶细胞中PKC迅速耗竭，反而影响细胞的信号传递。

多种化学物持或抗生素对PKC活性具有抑制作用，根据抑制剂作用PKC靶部位的不同可以将抑制剂分为二组：一组是作用于催化区的抑制剂，它们可与蛋白激酶的保守残基结合，因此对PKC无明显的选择性；另一组是作用于调节区的抑制剂，它们可与Ca2+、磷脂和二酰基甘油/佛波酯相结合，因而有较高的选择性 。

作用

蛋白激酶C是一种细胞质酶，在未受刺激的细胞中，PKC主要分布在细胞质中， 呈非活性构象。一旦有第二信使的存在，PKC将成为膜结合的酶，它能激活细胞质中的酶，参与生化反应的调控， 同时也能作用于细胞核中的转录因子， 参与基因表达的调控， 是一种多功能的酶。

对糖代谢的控制

在肝细胞中， 蛋白激酶C与蛋白激酶A协作磷酸化糖原合成酶，抑制葡萄糖聚合酶（glucose-polymerizing enzyme）的活性，促进糖原代谢

cAMP介导的促进糖原分解、抑制糖原合成作用是由胰高血糖素受体和β肾上腺素受体结合了相应激素所引起；而IP3、DAG和Ca2+介导的促进糖原分解和抑制糖原合成的是由α肾上腺受体结合肾上腺素所引起。cAMP激活蛋白激酶A，而IP3、DAG和Ca2+ 激活蛋白激酶C.

对细胞分化的控制

肌细胞生成素是一种转录因子，在肌细胞分化中起关键作用。在成肌细胞（myoblast）中， 蛋白激酶C可使肌细胞生成素磷酸化，抑制了肌细胞生成素与DNA结合的能力，因而阻止了细胞分化为肌纤维。

参与基因表达调控

蛋白激酶C至少可通过两种途径参与基因表达的控制。一种途径是蛋白激酶激活一个磷酸化的级联系统，使MAP蛋白激酶磷酸化，磷酸化的MAP蛋白激酶将基因调节蛋白Elk-1磷酸化，使之激活。激活了Elk-1与一个短的DNA序列（称为血清反应元件，SRE）结合，然后与另一个因子（血清反应因子，SRF）共同调节基因表达。另一种途径是蛋白激酶磷酸化并激活抑制蛋白Iκ-B，释放基因调节蛋白NF-κ-B，使之进入细胞核激活特定基因的转录。

参与长时程抑制（LTD）

小脑长时程抑制LTD是由于PKC激活间接或直接引起AMPA受体的磷酸化，使AMPA受体转化为稳定的失敏状态或使受体发生内化，结果导致LTD

此外

有人认为PKC能够催化未被其他激酶催化的蛋白，如催化与分泌和增殖有关的蛋白磷酸化。还可以活化Na+-K+交换系统、使细胞内H+减少、提高细胞质中的pH，还可以提高Na+/K+泵的运转等。 蛋白激酶C在细胞的生长、分化、细胞代谢以及转录激活等方面具有非常重要的作用 。 PKC的活性下降与肿瘤也有密切关系。