Protein-Kinase C Alpha (PKCα) ist ein Enzym, das beim Menschen durch das PRKCA-Gen kodiert wird.

Funktionen

PKC-α zeigt einen wichtigen regulatorischen Effekt von Phospholipase D. Phospholipase D befindet sich in der Plasmamembran und ist verantwortlich für die Hydrolyse von Phosphatidylcholin zu Phosphatidsäure und Cholin. Studien haben gezeigt, dass Phospholipase D eine Rolle bei der Tumorigenese spielen kann, indem sie zelluläre Ereignisse wie Invasion und Migration verändert. Punktmutationen spezifischer Phenylalaninreste haben gezeigt, dass sie die Fähigkeit von PKC-α, Phospholipase D zu aktivieren, hemmen. Die hemmende Wirkung von PKC-α wird derzeit untersucht. Forscher hoffen, zu lernen, wie man PKC-α nutzen kann, um die Aktivität von Phospholipase D zu reduzieren und diese Funktion zur Herstellung von Antikrebsmedikamenten zu verwenden.

Struktur

PKCα ist ein Einzelketten-Polypeptid mit einem Molekulargewicht von etwa 78 KD. Es besteht aus einer regulatorischen Domäne am N-Terminus und einer katalytischen Domäne am C-Terminus. Die beiden sind durch eine "Scharnierregion" verbunden, die von einer Protease hydrolysiert werden kann. PKCα besteht aus 4 konservativen Regionen C1 bis C4 und 5 variablen Regionen V1 bis V5. Jede Konservierungsregion entspricht einem funktionalen Element, und einige variable Regionen haben ebenfalls eine partielle Funktionsregulation. Die V3-Region ist eine Scharnierregion, die die regulatorische Domäne und die katalytische Domäne verbindet. Die Aktivierung von PKC exponiert die V3-Region und wird leicht von Proteasen hydrolysiert, um aktive Enzyme zu produzieren. Es gibt eine Pseudo-Substratstelle vor der C1-Region. Da das Alanin das Serin oder Threonin an der Phosphorylierungsstelle ersetzt, wird es nicht phosphoryliert, wodurch das aktive Zentrum des Enzyms blockiert wird. Diese Selbsthemmung der Pseudo-Substratstellen ist einer der Selbstregulationsmechanismen, die vielen Proteinkinasen gemeinsam sind. Die C1-konservative Region von PKCα besteht aus zwei cysteinreichen, zinkfingerähnlichen, zufälligen Wiederholungen, von denen es 8 konservierte Reste C6H2 (HX12CX2CX4CX2CX4HX2CX7C) gibt, die zwei zinkfingerähnliche Strukturen mit zwei Zn²⁺ bilden. Ester- und Phorbolester-Bindungsstelle. Die C2-konservative Region von PKCα ist nur die Ca²⁺-Bindungsstelle und wird durch Ca²⁺ reguliert, während andere PKC-Aktivitäten nicht mit Ca2+ in Verbindung stehen. C3 und C4 sind konservierte Regionen, die sich in der katalytischen Domäne befinden. Die C3-Region enthält ATP-Bindungsstellen. C4 enthält eine Substratbindungsstelle und eine katalytische Kernsequenz DFG. Wenn die selbsthemmende Pseudo-Substratsequenz vor der C1-Domäne nicht aktiviert ist, bindet sie an die C4-Substratbindungsregion und blockiert damit die Bindung des echten Substrats. Bestimmte konservierte Reste in der katalytischen Domäne bilden die Aktivierungsschleife des PKC-katalytischen Kerns, die an allen Aspekten der Substraterkennung, -bindung und der Reaktionen zum Transfer von Phosphatgruppen beteiligt ist.

Regulationen

Die Familie der Proteinkinasen wird durch allosterische Regulation reguliert, die die Bindung von regulatorischen Molekülen umfasst, die die konformationellen Änderungen des Enzyms beeinflussen und damit die Enzymaktivität verändern. Der Hauptmodus der Regulation von PKC-α umfasst jedoch seine Interaktion mit Zellmembranen, anstatt direkte Interaktionen mit spezifischen Molekülen. Die Zusammensetzung der Zellmembran beeinflusst ebenfalls die Funktion von PKC-α. Das Vorhandensein von Calciumionen, Magnesiumionen und Diacylglycerolen (DAG) ist am wichtigsten, da sie die hydrophobe Domäne der Membran beeinflussen. Die unterschiedlichen Konzentrationen dieser drei Komponenten ergeben längere oder kürzere Längen der hydrophoben Domäne. Eine Membran mit einer langen hydrophoben Domäne führt zu einer verringerten Aktivität, da PKC-α schwer in die Membran einzufügen ist. Bei niedrigen Konzentrationen ist die hydrophobe Domäne kürzer, was es PKC-α erleichtert, in die Membran einzutreten, und seine Aktivität steigt.

Verteilung von PKCα in normalen Geweben

Die Verteilung in normalen Geweben PKCα gehört zur klassischen PKC-Untergruppe, die äußerst weit verbreitet ist. Es wird in fast allen Geweben exprimiert und ist an der Regulierung der Zellfunktionen beteiligt. PKCα existiert im Myokardgewebe und ist in Kardiomyozyten von erwachsenen Ratten und säugenden Ratten reichlich vorhanden. PKCα wird nur in Neuronen im Gehirn der Ratte gefunden und wurde nicht in Gliazellen gefunden. Am dreizehnten Tag der embryonalen Periode haben die Motoneuronen im Rückenmark und im zervikalen Rückenmark von Ratten eine PKCα-Verteilung um den Zellkern, Dendriten und Axone von Motoneuronen, die sich gerade aus dem Neuroepithel differenziert haben, und PKC im Zellkern nimmt in der Zukunft allmählich ab.

Verteilung von PKCα im Tumorgewebe

Die Verteilung in Tumorgeweben Die meisten Studien legen nahe, dass PKCα in Tumorgeweben hoch exprimiert wird, was die Proliferation von Tumorzellen fördern, die Apoptose und Differenzierung von Tumorzellen hemmen kann. Studien haben ergeben, dass PKCα eng mit menschlichen Gliomen verbunden ist. Baltuch et al. fanden heraus, dass die Überexpression von PKCα mit der Malignität von Gliomzellen in C6-Ratten zusammenhängt.

Fazit

PKC hat unterschiedliche biologische und enzymatische Eigenschaften. Es gibt bestimmte Unterschiede in der Proteinstruktur, der Genstruktur, der Gewebeverteilung und den Aktivatoren, und ihre Rollen in der Zellsignalübertragung sind signifikant unterschiedlich. Jede PKC-Subtyp hat komplexe Funktionen und Regulationsmechanismen, die an der Regulierung verschiedener physiologischer und pathologischer Prozesse im Körper beteiligt sind. In den letzten Jahren hat sich die Erforschung der Gesamtfunktion von PKC allmählich auf die separate Untersuchung der Mitglieder der PKC-Familie verlagert. Die Beziehung zwischen PKCα-Subtypen und Signaltransduktionswegen sowie die Mechanismen der Zellproliferation, -differenzierung und -apoptose wurden in den letzten Jahren untersucht. Forschungsschwerpunkt, seine spezifischen Inhibitoren werden breite Anwendungsperspektiven für die klinische Tumorsuppression bieten.

Referenzen

1. Wilson CH; et al. Steatosis inhibits liver cell store-operated Ca²⁺ entry and reduces ER Ca²⁺ through a protein kinase C-dependent mechanism. The Biochemical Journal. 2015, 466 (2): 379-90.
2. Micol V; et al. Correlation between protein kinase C alpha activity and membrane phase behavior. Biophysical Journal. 1999, 76 (2): 916-27.