蛋白激酶研究进展.pdf

自然杂志990107 自然杂志 ZIRAN ZAZHI 1999年 第21卷　第1期 Vol.21　No.1 1999 蛋白激酶研究进展 乐志培 关键词　蛋白激酶　可逆蛋白质磷酸化作用　信号传递 Protein Kinase Research Progress Le Zhi-pei Associate Professor, Department of Biology,Jiaxing Education College,Jiaxing,Zhejiang 314001 Key tein kinase, reversible protein phosphorytion,signal transfer 　　蛋白激酶的研究不仅有理论意义,而且有重要的现实意义.因为蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白 质磷酸化”)是所有具有重要生物学功能的磷蛋白(千种以上)活性、性质改变的“开关”,因此,可以通过用 人工方法对功能蛋白(酶)磷酸化和去磷酸化的化学修饰和去修饰来调节细胞代谢、生长、分化、增殖,这一 方法在农业、医药、食品和化学工业等方面有广泛的应用价值.值得指出的是,中科院院士、清华大学教授赵 玉芬已经合成了几十种具有催化功能的磷酰氨基酸,并提出了“微型酶”学说.众所周知,氨基酸本身化学性 质十分稳定,无催化活性,当它与磷酸作用合成磷酰氨基酸时变得极其活泼,具有催化剂的功能,为模拟酶的研 究和合成开辟了一个崭新的途径和领域.可以设想,以氨基酸为基本组成单位的生物大分子蛋白质或多肽通过 磷酸化和去磷酸化的修饰和去修饰必将使蛋白质或多肽具有许多新的化学性质和功能,为模拟酶、酶工程、 蛋白质化学工程的研究和应用开辟新的途径,具有广泛的发展前景. 　　当代生物化学和分子生物学发展最迅速的领域之一是关于细胞代谢、生长、分化、增殖和癌变调控的 分子机理的研究.这个问题与生物信号分子如激素、神经递质、细胞因子(含生长因子)、癌蛋白以及某些药 物所携带的生物信息在细胞内传递密切相关. 　　研究证明,生物信号在细胞内传递的基本和主要方式是蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去 磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化作用”).美国西雅图华盛顿大学医学院两位生物化学家克雷布斯(E.G.Krebs) 和费希尔(E.H.Fischer)由于他们在50年代发现了“可逆蛋白质磷酸化作用”而荣获1992年诺贝尔医学奖 ［1］ .40年来特别是近20年来“可逆蛋白质磷酸化作用”的研究有了极大的发展,现已扩展到整个分子生物学 和细胞生物学领域.目前已发现在真核细胞内就有400多种蛋白激酶和上千种磷蛋白以及种类繁多的蛋白磷 酸酶.各种蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化多种功能蛋白.如酶、激酶、受体、离子泵、离子通道、收缩蛋白、运 输蛋白、调节蛋白、核内蛋白(组蛋白和非组蛋白,特别是转录因子和细胞周期蛋白)等,功能蛋白通过磷酸化 和去磷酸化时两种构象互变所导致的活性、性质的改变而调节细胞内各个生命过程. 　　近年来查明,细胞内存在着一个复杂的调节细胞代谢、生长、增殖和癌变的代谢体系.它是以信号分子激 动受体制动膜磷脂,特别是以肌醇磷脂代谢为起点,以第二信使的产生为中心环节,以蛋白激酶和蛋白磷酸酶 的激活或抑制为核心,以蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化作用”)为主体的代谢体系.它与一 般物质代谢体系(包括物质代谢和能量代谢)紧密联系,而又独立存在、自成体系,是调节一般物质代谢的调控 机构,具有更重要的生物学功能,可称为“细胞第二代谢体系”.它是生物信号在细胞内传递、放大的物质基 础,而“可逆蛋白质磷酸化作用”则是细胞内信息代谢的主要动力和方式,在细胞代谢、生长、分化、增殖和 癌变的调控中具有本质意义.众所周知,细胞内存在着物质、能量、信息三种代谢,而上述的“细胞第二代谢 ［2-4］ 体系”就是细胞内信息代谢的主系统 ,其调控作用的核心和关键步骤是各类蛋白激酶和蛋白磷酸酶,尤 其是蛋白激酶的激活. 一、　蛋白激酶的种类和细胞定位 1. 蛋白激酶的种类 file:///E|