脂质第二信使信号中磷酸化的时空动态*

  • 柯琳娜E. antal.
    隶属关系
    加利福尼亚州拉霍纳加州大学药理学系92093-0721;

    加利福尼亚州圣地亚哥加州大学加州大学生物医学科学研究生课程92093-0721
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  • 亚历山德拉C.牛顿
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    加利福尼亚州拉霍纳加州大学药理学系92093-0721;
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  • 作者脚注
    *该工作得到了国家卫生研究院的支持,授予No.Gm43154和P01 DK054441(A.C.N.)。 C.E.A.通过美国国家一般医学科学研究所(T32 GM00752)和国家科学基金会研究生研究奖学金,由细胞和分子药理学中的UCSD研究生培训计划于蜂窝和分子药理学中得到支持。授予NGE1144086。
      等离子体膜用作动态接口,其将在电池表面处接收的信息中继到电池中。脂质第二信使通过募集和激活激酶和磷酸酶来协调该平台上的信令。具体而言,二酰基甘油和磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸酯活化蛋白激酶C和Akt,然后磷酸化靶蛋白以缩短下游信号。该审查涉及如何使用遗传编码的记者监测蛋白激酶C和AKT信号传导的时空动态如何监测,并提供关于如何在蛋白质支架或膜微粒子的信号协调如何提供验证和特异性的磷酸化事件的信息。
      通过磷酸化改变蛋白质或脂质结构是将细胞外信号转化为细胞作用的最有效方法之一。磷酸化可以改变酶活性,调节蛋白质稳定性,影响蛋白质相互作用或定位,或影响其他翻译后修饰。一种细胞过程,包括细胞生长,分化和迁移,通过磷酸化紧密调节。通过磷酸化和去磷酸化之间的精确调节平衡来实现细胞稳态,并且这种平衡的破坏导致病理生理学。激酶和磷酸酶是拮抗效应酶,其响应第二发短信和介导磷酸化/去磷酸化事件。
      两个突出的脂质第二信使途径是由二酰基甘油(DAG)介导的那些
      使用的缩写是:
      CPKC
      常规蛋白激酶C.
      达格
      二酰基甘油
      DGK.
      二酰基甘油激酶
      烦恼
      荧光共振能量转移
      IP. 3
      肌醇1,4,5-三磷酸盐
      NPKC.
      新型蛋白激酶C.
      pa
      磷脂酸
      PDK-1
      磷酸性依赖性激酶1
      ph
      Pleckstrin同源性
      phlpp.
      Pleckstrin同源域亮氨酸富含重复蛋白磷酸酶
      pip 2
      磷脂酰肌醇4,5-双磷酸盐
      pip 3
      磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸盐
      PI3K
      磷酸阳性3-激酶
      PKC.
      蛋白激酶C.
      PTEN.
      磷酸酶和张素同源物。
      1使用的缩写是: CPKC
      常规蛋白激酶C.
      达格
      二酰基甘油
      DGK.
      二酰基甘油激酶
      烦恼
      荧光共振能量转移
      IP. 3
      肌醇1,4,5-三磷酸盐
      NPKC.
      新型蛋白激酶C.
      pa
      磷脂酸
      PDK-1
      磷酸性依赖性激酶1
      ph
      Pleckstrin同源性
      phlpp.
      Pleckstrin同源域亮氨酸富含重复蛋白磷酸酶
      pip 2
      磷脂酰肌醇4,5-双磷酸盐
      pip 3
      磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸盐
      PI3K
      磷酸阳性3-激酶
      PKC.
      蛋白激酶C.
      PTEN.
      磷酸酶和张素同源物。
      和磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸(PIP3 )( Fig. 1A)。这些膜嵌入的第二信使募集含有特异性膜的靶向模块的效应激酶靶向膜,从而激活它们。具体而言,DAG renduit renduit renduity in含有C1结构域的蛋白质,特别是蛋白激酶C(PKC),而PIP3 募集含Pleckstrin同源性(pH)含域的蛋白质,例如Akt。信号传导中的特异性和保真度通常通过蛋白质支架和膜微膜上的信号传导,这可以控制酶对特定基材的进入。在本次审查中,我们提供了DAG和PIP的简要背景3 途径和它们的效应激酶,PKC和AKT分别。我们讨论已经开发的传感器,以测量各个亚细胞隔室的脂质第二信使水平和激酶活性,支架和膜微氮瘤在分区中的信号传导中的作用,以及疾病中第二信使信号传导的失衡的后果。
      图缩略图GR1.
      Fig. 1二酰基甘油和PIP图3 signaling pathways. A,激动剂刺激激活细胞表面受体,例如受体酪氨酸激酶或G-蛋白偶联受体,其活性磷脂酶C(PLC)或磷酸膦酸碱基-3激酶(PI3K),其两者在磷脂酰肌醇4,5-双磷酸盐(PIP2)。 PLC水解点2 生产二酰基甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP3 )。 IP. 3 binds to the IP3 receptor (IP3R)在内质网(ER)处,释放CA.2+。 DAG和CA2+ 将常规蛋白激酶C(PKC)分别募集到血浆膜(分别通过其C1和C2结构域)并激活它。加利福尼亚州2+ 释放也导致Golgi的DAG的生产。二酰基甘油激酶(DGK)通过将DAG转化为磷脂酸(PA)来抑制DAG介导的信号传导。或者,PI3K磷酸化点2 进入磷脂酰肌醇3,4,5-双磷酸盐(PIP3),通过其Pleckstrin同源性(pH)域来促进血浆膜的Akt,在那里被激活。 PTEN终止点3 通过将其转换为pip来信号传导2. B,参与DAG和PIP的酶2 生产和拆除。 pip2 is converted to PIP3 通过PI3K,PTEN通过去磷酸化的点反对这种反应3 。 pip 2 也可以转换为DAG和IP3 通过PLC。然后可以通过DGKS将DAG移除,因为它转换为PA。磷脂酸磷酸酶(PAPS)和鞘磷脂合成酶(SMS)转换PA返回DAG。

      脂质的第二使者

      脂质的第二信使是响应细胞外刺激而产生的信号传导分子。靶向酶及其基材在相同的膜上约束它们到减少维度的空间,从而增加了信号传导复合物的表观浓度和信号传导的可能性和幅度(
      • Kholodenko B.N.
      • HOEK J.B.
      • Westerhoff H.V.
      为什么应募集细胞质信号传导蛋白到细胞膜。
      )。

      达格 途径

      在激动剂激活后,受体酪氨酸激酶和G蛋白偶联受体可以激活磷脂酶C,其水解磷脂酰肌醇4,5-双磷酸盐(PIP2)在血浆膜中发现进入第二使者DAG和肌醇1,4,5-三磷酸(IP3 )(
      • Berridge M.J.
      肌醇三磷酸和二酰基甘油:两个互动的第二信使。
      )。 DAG募集蛋白质,其含有C1结构域,小球形DAG结合结构域,对膜(
      • Sharkey N.A.
      • LEACH K.L.
      • Blumberg下午
      特定磷酯结合的二酰基甘油竞争抑制作用。
      ),而IP3 在细胞内自由扩散并绑定到IP3 内质网的受体。这释放了另一个第二信使,加州2+,它诱导了Golgi的进一步生产DAG(
      • kunkel m.t.
      • 牛顿A.C.
      钙转换血浆膜受体信号以在高尔基膜处产生二酰基甘油。
      )。结合DAG的两种主要蛋白质是蛋白质激酶PKC和PKD和Rac-Gaps Chimerins;他们的C1域对DAG的亲和力可以大大变化,并且在PKC的背景下讨论。也可以通过磷脂酸磷酸酸或鞘磷脂合成酶从磷脂酸(PA)产生DAG。去除DAG,从而终止其信号传导,通过将其转化为PA的二酰基甘油激酶(DGK)来实现(Fig. 1B )。

      pip 3 Pathway

      第二个使者3 在刺激受体酪氨酸激酶或将磷酸膦酸阳性3-激酶(PI3K)的G蛋白偶联的受体刺激至磷酸化物2 (Fig. 1A)。 pip3 结合一定的pH结构域,募集酶如akt到膜(
      • yu J.W.
      • Mendroola J.M.
      • Audhya A.
      • Singh S.
      • Keleti D.
      • 德瓦德D.B.
      • 默里D.
      • EMR S.D.
      • LEMMON M.A.
      基因组瞄准膜靶向分析 S. Cerevisiae. Pleckstrin同源域。
      )。 pip3 通过肿瘤抑制性磷酸酶和Tensin同源物(PTEN)终止信号传导,脂质磷酸酶转化为pip 3 to PIP2 (Fig. 1B )。

      遗传编码的第二个使者传感器

      第二个信使水平可以实时使用基因编码的传感器(
      • OANCEA E.
      • 特鲁埃尔M.N.
      • 任务a.f.
      • 迈耶T.
      绿色荧光蛋白(GFP) - 从蛋白激酶C中富含半胱氨酸的域作为生物细胞中二酰基甘油信号传导的荧光指示剂。
      ,
      • 小提琴J.D.
      • 张继夫
      • Tsien r.y.
      • 牛顿A.C.
      遗传编码的荧光报告器通过蛋白激酶C揭示振荡磷酸化。
      ,
      • 佐藤M.
      • Ueda Y.
      • Umezawa Y.
      细胞石膜的成像二酰基甘油动力学。
      ,
      • Tewson P.
      • Westenberg M.
      • 赵玉。
      • 坎贝尔R.E.
      • Quinn A.M.
      • Hughes T.E.
      同时检测活细胞中Ca2 +和二酰基甘油信号传导。
      ,
      • Watton S.J.
      • 向下J.
      AKT / PKB定位和3'磷酸阳性在上皮细胞 - 基质和细胞 - 细胞相互作用部位产生。
      ,
      • Venkateswarlu K.
      • Gunn-Moore F.
      • oatey p.b.
      • Tavare J.m.
      • cullen p.j.
      神经生长因子和表皮生长因子刺激的ADP-核糖基化因子交换因子GRP1与PC12细胞质膜的易位需要活化磷脂酰肌醇3-激酶和GRP1 pleckstrin同源结构域。
      )。第一代传感器包括融合到特异性结合第二信使的域的荧光蛋白( IE。 C1或pH域)。监视标记域的标记域名,将被监视包含第二个信使的膜,并用作其水平的代理(
      • OANCEA E.
      • 特鲁埃尔M.N.
      • 任务a.f.
      • 迈耶T.
      绿色荧光蛋白(GFP) - 从蛋白激酶C中富含半胱氨酸的域作为生物细胞中二酰基甘油信号传导的荧光指示剂。
      ,
      • Watton S.J.
      • 向下J.
      AKT / PKB定位和3'磷酸阳性在上皮细胞 - 基质和细胞 - 细胞相互作用部位产生。
      ,
      • Venkateswarlu K.
      • Gunn-Moore F.
      • oatey p.b.
      • Tavare J.m.
      • cullen p.j.
      神经生长因子和表皮生长因子刺激的ADP-核糖基化因子交换因子GRP1与PC12细胞质膜的易位需要活化磷脂酰肌醇3-激酶和GRP1 pleckstrin同源结构域。
      )。最近,含有两种荧光蛋白质的记者,其经历荧光共振能量转移(FRET)的变化,因为它们在开发了第二个信使的结合时改变了它们的距离或相对取向(
      • 小提琴J.D.
      • 张继夫
      • Tsien r.y.
      • 牛顿A.C.
      遗传编码的荧光报告器通过蛋白激酶C揭示振荡磷酸化。
      ,
      • 佐藤M.
      • Ueda Y.
      • Umezawa Y.
      细胞石膜的成像二酰基甘油动力学。
      ,
      • Tewson P.
      • Westenberg M.
      • 赵玉。
      • 坎贝尔R.E.
      • Quinn A.M.
      • Hughes T.E.
      同时检测活细胞中Ca2 +和二酰基甘油信号传导。
      )。这些记者提供了更多的定量数据,因为它们依赖于两种荧光团的比率测量,而不是将单个荧光团的易位转移到膜,从而最小化由细胞运动,光漂白或可变电池厚度产生的伪像(
      • 黑色G.
      使用GFP标记蛋白质结构域进行成像磷酸阳性动力学。
      )。针对这些第二信使传感器对特定亚细胞隔室提供有关动力学和第二信使产量的信息的信息。

      测量表达

      第一个DAG报告者之一包含与绿色荧光蛋白融合的PKCγ的C1结构域,其激动剂诱发的易位与膜的易位作为DAG生产的读数(
      • OANCEA E.
      • 特鲁埃尔M.N.
      • 任务a.f.
      • 迈耶T.
      绿色荧光蛋白(GFP) - 从蛋白激酶C中富含半胱氨酸的域作为生物细胞中二酰基甘油信号传导的荧光指示剂。
      )。稍后开发使用比率测量的记者并含有C1结构域和FRET对,例如DAG记者DAGR(Fig. 2A),使用分子间褶皱(
      • 小提琴J.D.
      • 张继夫
      • Tsien r.y.
      • 牛顿A.C.
      遗传编码的荧光报告器通过蛋白激酶C揭示振荡磷酸化。
      )和daglas(Fig. 2B),使用分子内褶皱(
      • 佐藤M.
      • Ueda Y.
      • Umezawa Y.
      细胞石膜的成像二酰基甘油动力学。
      )。这些记者可以使用膜定位序列靶向特定的亚细胞室,允许检测各种细胞内膜的DAG水平的变化。这些膜的特异性报告显示,高尔基和内质网具有相对高的基础水平DAG,而血浆膜缺乏可测量的基础DAG(
      • Tewson P.
      • Westenberg M.
      • 赵玉。
      • 坎贝尔R.E.
      • Quinn A.M.
      • Hughes T.E.
      同时检测活细胞中Ca2 +和二酰基甘油信号传导。
      )。在急性激动剂刺激之后产生血浆膜的DAG,并且该信号传导迅速终止(Fig. 3)由于DGK将DAG转换为PA(
      • 佐藤M.
      • Ueda Y.
      • Umezawa Y.
      细胞石膜的成像二酰基甘油动力学。
      ,
      • Gallegos L.L.
      • kunkel m.t.
      • 牛顿A.C.
      靶向蛋白激酶C活动报告分散细胞内区域揭示了激动剂依赖性信号传导的时空差异。
      )。相反,GOLGI的刺激的DAG水平相对持续,而Mitochondria的那些不能通过ATP刺激可检测地改变。
      图缩略图GR2.
      Fig. 2遗传编码记者测量DAG和PIP3 水平和PKC和AKT活动。 A,二酰甘油(DAG)报告者DAGR,包括侧翼DAG结合C1结构域的CFP-YFP FRET对。在DAG升高时将记者转移到膜上导致分子间褶皱。 B,DAG记者Daglas和Pip3 传感器FLLIP通过膜定位序列(MLS)锚定到膜上,并且由侧翼脂质结合结构域(LBD)的褶皱对组成(用于DAGLA和FLLIP的pH结构域的C1结构域)和甘氨酸 - 甘氨酸(GG)合页。 LBD对膜的接合诱导记者的构象变化,增加了FRET效率。 FRET信号通过删除第二个信使的酶反转( IE。 DGK和PTEN)。 C,向上和向下的DAG基于PKCδ并含有在假核(PS)和C1结构域之间的圆形允许的GFP。 C1结构域与DAG的结合通过改变GFPβ-筒的构象来增加(用于向上DAG)或减少(用于向下DAG)荧光强度。 D,Inpakt是一个pip3 记者包含akt的pH结构域,一种与pip具有较低亲和力的phseudoligand3和一个褶皱对。 pip3 生产,pH结构域释放伪魔配体并结合点3,增加褶皱。 E,PKC报告者,CKAR和AKT报告者BKAR由FHA2结构域,PKC或AKT特异性底物肽和FRET对组成。当磷酸化时,基材序列结合FHA2结构域,并且这种构象变化导致褶皱的减少。 F,NPKC和非典型PKC报告器KCP-1基于PKC底物Pleckstrin。 PHC和Disheveled-EGL-10-Pleckstrin在Pleckstrin之间的三个位点的PKC磷酸化导致构象变化,增加了增强的YFP和GFP2之间的褶皱。 G,Aktus和Aktar测量Akt活性作为Akt特异性底物肽的磷酸化导致它使其结合磷酸肽结合结构域(PPBD)(对于Aktar的Aktus和FHA1),从CFP增加到YFP。 H,生物发光AKT报告器(棒)含有分裂荧光素酶,FHA2结构域和AKT底物肽。 AKT的磷酸化使分裂的荧光素酶解离,降低生物发光。 I,Akind基于Akt的激酶和pH结构域。在招募AKT到PIP3 - 烯丙基膜及其随后的磷酸化,akt经历了一致性变化,导致荧光团之间的褶皱增加。
      图缩略图GR3.
      Fig. 3显示DAG和PIP的示意图3 各种细胞内膜的水平和它们在这些位置诱导的PKC和AKT活性。 UTP在血浆膜上刺激肿瘤的快速但短暂的生产。相反,GOLGI的刺激的DAG水平相对持续,导致GOLGI的更持续的PKC活性而不是质膜。通常,CPKC被招募到等离子体膜,因为他们的CA2+ - 选择性地识别PIP的C2域2,其富含血浆膜。相比之下,NPKCS信号主要在富含DAG富含DAG的GOLGI(
      • Gallegos L.L.
      • 牛顿A.C.
      脂质信号的时尚动态:蛋白激酶C作为范式。
      )。核显示出较少的UTP诱导的PKC活性,而细胞溶胶具有最大的,尽管瞬态UTP刺激的PKC活性。在PDGF刺激,PIP3 在诸如高尔基的内膜膜中比在血浆膜中更快地产生。 PDGF诱导的AKT活性在血浆膜上迅速增加,而在细胞溶胶中,活化动力学较慢。核心含有高但延迟的AKT活动,尽管缺乏PIP3 在核膜下生产,表明活性AKT易转移到核核心抑制不少的核。
      最近,传感器已经设计成同时测量同一细胞中的两个第二信使。绿色向上或向下DAG(Fig. 2C)与CA配对2+ 传感器(未示出)用于伴随DAG和CA的测量2+ (
      • Tewson P.
      • Westenberg M.
      • 赵玉。
      • 坎贝尔R.E.
      • Quinn A.M.
      • Hughes T.E.
      同时检测活细胞中Ca2 +和二酰基甘油信号传导。
      )。这两个传感器都基于荧光蛋白,该荧光蛋白在第二信使的结合时经历荧光强度的变化。 DAG传感器(基于PKCδ)和CA2+ 传感器(基于钙调蛋白和钙调素结合域(
      • 赵玉。
      • Araaki S.
      • 吴j.
      • Teramoto T.
      • chang y.f.
      • Nakano M.
      • Abdelfattah A.S.
      • 富士瓦拉M.
      • Ishihara T.
      • Nagai T.
      • 坎贝尔R.E.
      遗传编码Ca(2)(+)指标的扩展调色板。
      ))通过肽链接,即在切割时,将两种记者产生相等的数量,为截然不同的肽(
      • szymczak a.l.
      • 工人C.J.
      • 王Y.
      • Vignali K.m.
      • Dilioglou S.
      • vanine.f.
      • Vignali D.A.
      使用单一“自切割”2A肽的逆转录病毒载体校正体内多基因缺乏的校正。
      )。考虑到DAG和CA2+ 通常共同升高,测量这些第二信使伴随着一种更完整的信号转导观察,并且具有在不同激动剂的各种受体激活下游的第二信使产生的直接比较的优点。然而,由于这些记者依赖于荧光强度的变化而不是FRET比率,因此应在使用它们时注意,因为它们的读数取决于传感器的绝对浓度,并且可能发生由聚焦漂移或细胞运动产生的强度变化在成像期间。

      测量点3

      pip 的变化3 通过监测荧光标记的荧光标记的激动剂依赖性迁移化可以评估水平3 - 对膜的选择性pH结构域(
      • Watton S.J.
      • 向下J.
      AKT / PKB定位和3'磷酸阳性在上皮细胞 - 基质和细胞 - 细胞相互作用部位产生。
      ,
      • 黑色G.
      使用GFP标记蛋白质结构域进行成像磷酸阳性动力学。
      )。但是,因为这些方法监测所有膜的易位,PIP池3 在特定的膜上不能容易监测。因此,更量化的FRET系列3 已经开发了可以针对特定亚细胞本地化的传感器。例如,基于AKT pH域的磷酸钠的指示剂,INPAKT(Fig. 2D),表明血浆膜含有基础水平3 通过PI3K和磷酸酶之间的平衡维持,而核不会对该第二信使的可溶解生产(
      • Ananthanarayananan B.
      • Q.
      • 张继夫
      从薄膜传道人到磷酸膦系和AKT活动的记者透露的核效应的信号传播。
      )。另一个点3 sensor, Fllip (Fig. 2B)包含GRP1和FRET对的pH结构域,通过膜定位序列锚定到膜上(
      • 佐藤M.
      • Ueda Y.
      • Takagi T.
      • Umezawa Y.
      Endomembranes的PTDINSP3的生产由受体内吞作用引发。
      )。本报记者透露,血小板衍生的生长因子(PDGF)刺激了更多的PIP生产3 在Golgi和内质网上比在血浆膜上,以及该点3 通过内吞受体酪氨酸激酶在这些端瘤中产生,其激活局部的PI3K池。

      PKC. 和AKT作为效果

      PKC. 和AKT,DAG和PIP的效应激酶3分别磷酸化无数下游目标(参考文献审查。
      • 玫瑰圈C.
      • 临行
      • 克里莫特·斯。
      • Cameron A.J.
      • Boeckeler K.
      • 帕克P.J.
      PKC. 和局部信号动态的控制。
      ,
      • Manning B.D.
      • 坎特利L.C.
      AKT / PKB信令:在下游导航。
      ,
      • 咧嘴笑
      • Kazanietz M.G.
      蛋白激酶C和癌症中的其他二酰基甘油效应。
      ),其中许多已经通过磷蛋白蛋白筛查鉴定(
      • 在努力硕士
      • 罗兰A.F.
      • Hoehn K.L.
      • humphreys d.t.
      • Preiss T.
      • Guilhaus M.
      • 詹姆斯D.E.
      全球磷脂蛋白质识别AKT和14-3-3在调节EDC3方面的主要作用。
      ,
      • Barati M.T.
      • Rane M.J.
      • Klein J.B.
      • mcleish k.r.
      蛋白质组学筛网鉴定应激诱导的伴侣蛋白作为乳房细胞中AKT磷酸化的靶标。
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      • 纽曼r.h.
      • 胡锦涛
      • Rho H.S.
      • 谢Z.
      • 树林C.
      • Neiswinger J.
      • 库珀C.
      • Shirley M.
      • 克拉克H.M.
      • 胡斯
      • Hwang W.
      • Seop Jeong J.
      • 吴G.
      • 林J.
      • 高X.
      • Q.
      • Goel R.
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      • 达尔比k.n.
      • Birnbaum M.J.
      • COLE P.A.
      • Knapp S.
      • Ryazanov A.G.
      • zack d.j.
      • 黑人S.
      • Pawson T.
      • Gingras A.c.
      • Desiderio S.
      • Pandey A.
      • 土耳其人B.E.
      • 张继夫
      • 朱H.
      • 钱J.
      基于人类活动的磷化网络的构建。
      )。

      PKC.

      PKC. 系列由九个基因组成,该基因分为三类基于它们编码的酶的域结构,因此他们需要激活的第二个信使。常规PKCS(CPKC)(α,β,γ)和新的PKCS(NPKC)(δ,ε,θ,η)通过串联C1结构域结合DAG; CPKC也在CA中结合膜2+ - 通过C2域依赖的方式。非典型PKCS(ζ和ι/λ)既不绑定DAG也没有CA2+ 并通过PB1结构域通过蛋白质 - 蛋白质相互作用(
      • 拉马克T.
      • 佩兰特M.
      • 偏出H.
      • Kristiansen K.
      • overvatn A.
      • Michaelsen E.
      • Bjorkoy G.
      • 约翰森T.
      哺乳动物PHOX系列内的互动码和含BEM1P域域的蛋白质。
      )。 CPKC和NPKC在三个保守的磷酸化位点组成型磷酸化,称为活化环,转动基序和疏水基序(
      • 凯伦黎各。
      • 法蒂尔尤。
      • 牛顿A.C.
      蛋白激酶C通过三种功能性不同的磷酸化体体内调节。
      )。这些磷酸化对于适当的PKC折叠是必需的,因此为其活化;对于PKCα,在生物合成后,这些修饰在5至10分钟内发生(
      • Sonnenburg E.D.
      • GAO T.
      • 牛顿A.C.
      磷酸阳性依赖性激酶,PDK-1,通过独立于磷酸阳性3-激酶的机制磷酸化常规蛋白激酶C同工酶。
      )。活化环通过磷酸肌依赖性激酶PDK-1磷酸化(
      • Le Good J.A.
      • Ziegler W.H.
      • parekh d.b.
      • Alessi D.R.
      • 科恩P.
      • 帕克P.J.
      通过磷酸阳性3-激酶通过蛋白激酶PDK1控制的蛋白质激酶C同种型。
      ,
      • 法蒂尔尤。
      • TOKER A.
      • 牛顿A.C.
      通过磷酸亚肌依赖性激酶1(PDK-1)[工艺委员会]常规蛋白激酶C同工酶的调节。
      ,
      • Chou m.m.
      • 侯W.
      • 约翰逊J.
      • 格雷厄姆L.K.
      • Lee M.H.
      • 陈C.S.
      • 牛顿A.C.
      • Schaffhausen B.S.
      • TOKER A.
      PI 3-激酶和PDK-1对蛋白激酶C Zeta的调节。
      ),一种在转弯和疏水图案上触发两个紧密耦合磷酸化的事件(
      • 凯伦黎各。
      • 法蒂尔尤。
      • 牛顿A.C.
      蛋白激酶C通过三种功能性不同的磷酸化体体内调节。
      ,
      • 法蒂尔尤。
      • 凯伦黎各。
      • depaoli-roach a.a.
      • 牛顿A.C.
      通过反式磷酸化进行蛋白激酶C的体内调节,然后进行自磷酸化。
      )。 MTORC2是引发磷酸化级联,并且在缺乏MTORC2的细胞中,PKC不磷酸化,因此分流降解(
      • 陈C.
      • 刘Y.
      • 刘R.
      • Ikenoue T.
      • 关卡。
      • 刘Y.
      • 郑P.
      TSC-MTOR通过抑制线粒体生物发生和反应性氧物种来保持造血干细胞的静态和功能。
      ,
      • Facchinetti V.
      • 欧阳W.
      • 魏H.
      • SOTO N.
      • 骆砂桥A.
      • 古怪的C.
      • Lowry C.
      • 牛顿A.C.
      • 毛泽东。
      • 苗R.Q.
      • Sessa W.C.
      • 秦吉。
      • 张P.
      • 苏B.
      • Jacinto E.
      哺乳动物的雷帕霉素复合物2对抗AKT和蛋白激酶C的折叠和稳定性。
      ,
      • Ikenoue T.
      • inoki K.
      • 杨Q.
      • 周X.
      • 关卡。
      TORC2在PKC中的基本功能和AKT转动主题磷酸化,成熟和信号。
      );然而,这种调节的机制是未知的。通过分子内反应是自磷酸化的疏水基序 体外,但这是否是细胞修饰的机制,或者是否是另一激酶如MTORC2的直接靶标的仍存在争议(
      • Ikenoue T.
      • inoki K.
      • 杨Q.
      • 周X.
      • 关卡。
      TORC2在PKC中的基本功能和AKT转动主题磷酸化,成熟和信号。
      ,
      • Behn-krappa A.
      • 牛顿A.C.
      常规蛋白激酶C的疏水性磷酸化基序由自磷酸化调节。
      )。当首先翻译时,PKC处于开放构象,自动抑制伪函数从活动位点(
      • 法蒂尔尤。
      • 牛顿A.C.
      磷酸化和二酰基甘氨铁蛋白激酶C协调调节中的双重作用。
      )。在磷酸化后,PKC成熟成催化竞争态,但不活跃的物种,其维持在自动抑制(闭合的)构象中,其中假核占据底物结合腔。在细胞内Ca.2+ 发布和DAG生产,CPKC通过他们的CA招募到膜2+ - 敏感的C2域。该重定位化降低了C1结构域对其膜嵌入式配体DAG探测的维度,从而提高了该搜索的有效性达到了几个数量级(
      • nalefski e.a.
      • 牛顿A.C.
      C2结构域介导的蛋白质激酶C Betaii膜结合动力学。
      )。 PKC的C1结构域之一的结合DAG提供从基底结合位点排出假血管所需的能量,从而允许下游靶标的磷酸化。对于一些同工酶,例如PKCδ,第二C1结构域(C1B)是主要粘合剂(
      • Szallasi Z.
      • Bogi K.
      • Gohari S.
      • Biro T.
      • ACS P.
      • Blumberg下午
      蛋白激酶Cdelta的第一和第二锌手指的非等同作用。其突变对抗晶酯诱导的NIH 3T3细胞易位的影响。
      )。 C1域的DATa域的亲和力从DAG结合腔内的单个残留物从低至高度切换到高度:第22位的TRP赋予DAG的亲和力,这比该位置的TYR赋予的2个数量级(
      • 干燥D.R.
      • Gallegos L.L.
      • 牛顿A.C.
      C1结构域中的单个残基使新的蛋白激酶C同种型感染到细胞二酰基甘油生产中。
      )。因此,包含高亲和力C1B域的NPKC可以单独响应DAG,而具有低亲和力C1B域的CPKC,则需要高速度2+ 伴随着DAG生产以便被激活。记者,如绿色向上或向下DAG(Fig. 2C)与CA配对2+ sensor (
      • Tewson P.
      • Westenberg M.
      • 赵玉。
      • 坎贝尔R.E.
      • Quinn A.M.
      • Hughes T.E.
      同时检测活细胞中Ca2 +和二酰基甘油信号传导。
      )上面描述的,对于辨别出一种单独激活CPKC的激动剂是有用的工具 相对 nPKCs.
      PKC. 信号传导的幅度通过其磷酸化状态(控制其稳态水平)努力平衡,其脂质的第二信使,DAG(急性控制活动)以及CPKC,CA的存在2+ 水平。因此,PKC活性可以通过蛋白质磷酸酶如PH结构域亮氨酸的重复蛋白磷酸酶(PHLPP)的直接去磷酸化或通过脂质激酶DGK通过磷酸化除去脂质第二信使(Fig. 1 )(
      • GAO T.
      • 勇敢的J.
      • 牛顿A.C.
      磷酸酶PHLPP控制蛋白激酶C的细胞水平。
      )。肽基 - 脯氨酰异构酶PIN1最近被证明是CPKC去磷酸化和激动剂活化后的降解所必需的,因为它使CPKC的磷酸化转动基质异构化,因此促进了PKC去磷酸化(
      • 亚伯拉罕H.
      • 奥尼尔A.K.
      • 肯纳恩
      • 克鲁斯N.
      • 泰勒斯。
      • 詹宁斯P.A.
      • 牛顿A.C.
      肽基 - 脯氨酰异构酶PIN1控制常规蛋白激酶C同工酶的下调。
      )。

      AKT.

      AKT,也被称为PKB,因为其对PKA和PKC的同源性,是促进细胞生长和存活的丝氨酸/苏氨酸激酶(
      • 蒂尔顿B.
      • 和约克科维奇M.
      • 脱德科S.A.
      • HEMMINGS B.A.
      • th
      G蛋白偶联受体和Fcγ受体介导人吞噬细胞中Akt /蛋白激酶B的激活。
      )。三个AKT同工酶(AKT1,AKT2和AKT3)含有介导PIP的N-末端pH结构域3 - 依赖膜招募。 Akt通过pH和激酶结构域之间的相互作用保持无活性构象,并且与PKC不同,通过其活化环和疏水基序在激动剂依赖于膜后,通过磷酸化直接激活AKT(
      • Calleja V.
      • Alcor D.
      • Laguerre M.
      • 公园J.
      • vojnovic b.
      • HEMMINGS B.A.
      • 向下J.
      • 帕克P.J.
      • Larijani B.
      蛋白激酶B的分子内和分子间相互作用在体内定义其活化。
      )。因此,在这些位点的Akt磷酸化可以用作在某些条件下的活性的代理(
      • Kumar N.
      • afeyan r.
      • Sheppard S.
      • 伤害B.
      • Lauffenburger D.A.
      AKT磷酸化和活性响应EGF和胰岛素治疗的定量分析。
      )。 AKT通过MTORC2(与PKC的翻译后修饰对比),在转动泳学中共同磷酸化,该事件是不需要的,而是增加蛋白质的稳定性(
      • 哦,W.J.
      • 吴C.C.
      • kim s.j.
      • Facchinetti V.
      • 朱利安L.A.
      • Finlan M.
      • roux p.p.
      • 苏B.
      • Jacinto E.
      MTORC2可以与核糖体相关联,以促进分类磷酸化和新生AKT多肽的稳定性。
      )。 pip3 通过其pH结构域募集Akt到血浆膜,取消掩蔽激酶结构域以允许通过PDK-1磷酸化活化环(
      • Alessi D.R.
      • 詹姆斯S.R.
      • 唐纳姆C.P.
      • 福尔摩斯A.B.
      • gaffney p.r.
      • Reese C.B.
      • 科恩P.
      三磷酸肌依赖性蛋白激酶的表征,其磷酸化和活化蛋白激酶Bα.
      )和随后的疏水基序的磷酸化。 MTORC2促进疏水基磷酸磷酸化(
      • Sarbassov D.D.
      • Guertin D.A.
      • 阿里三。
      • Sabatini D.M.
      Rictor-mTOR复合物的Akt / PKB的磷酸化和调节。
      ,
      • TOKER A.
      • 牛顿A.C.
      AKT /蛋白激酶B通过假设的PDK-2位点进行自磷酸化调节。
      ),可能通过辅助揭示激酶结构域进行磷酸化。实际上,可以有效地绕过pH结构域的操纵,绕过MTORC2的要求,用于疏水图案的磷酸化(但不是转圈图案)(
      • 战争n.a.
      • niedersm.
      • 牛顿A.C.
      在没有MTORC2的情况下,AKT蛋白的Pleckstrin同源性(pH)和激酶结构域之间的破坏Akt蛋白的邻接位点磷酸化就足以进行疏水基序位点磷酸化。
      )。磷酸化的akt被锁定在主动构象中,可以从膜中脱离并将其移植到其他细胞内区域,例如细胞核(
      • Meier R.
      • Alessi D.R.
      • Cron P.
      • 和约克科维奇M.
      • HEMMINGS B.A.
      促霉菌活化,磷酸化和核易位蛋白激酶Bβ。
      ),磷酸化不同的基材(
      • Manning B.D.
      • 坎特利L.C.
      AKT / PKB信令:在下游导航。
      )。 akt信号传导通过pip的水解终止3 to PIP2 通过PTEN或通过PHLPP通过蛋白质磷酸酶2a或疏水基序直接去磷酸化活化环(
      • 和约克科维奇M.
      • Jakubowicz T.
      • Cron P.
      • ming x.f.
      • 韩吉。
      • HEMMINGS B.A.
      血清和蛋白质磷酸酶抑制剂促进含有蛋白激酶(RAC-PK / PKB)的Pleckstrin同源结构域的活化和磷酸化。
      ,
      • stambolic V.
      • 铃木A.
      • de la pompa J.L.
      • 兄弟弟兄
      • MIRTSOS C.
      • Sasaki T.
      • Ruland J.
      • Penninger J.M.
      • siderovski d.p.
      • MAK T.W.
      肿瘤抑制剂PTEN对PKB / AKT依赖性细胞存活的负调节。
      ,
      • 勇敢的J.
      • Sierecki E.
      • GAO T.
      • 牛顿A.C.
      phlpp. 和第二同种型PHLPP2,通过调节不同的AKT同种型来差异衰减AKT信号传导的幅度。
      )。 phlpp1去磷酸盐akt2和akt3,而phlpp2 dephosphorylates akt1和akt3(
      • 勇敢的J.
      • Sierecki E.
      • GAO T.
      • 牛顿A.C.
      phlpp. 和第二同种型PHLPP2,通过调节不同的AKT同种型来差异衰减AKT信号传导的幅度。
      ),表明这些同工酶是差分划分的,可能通过每种PHLPP同工酶的独特PDZ(PSD-95,令人害材和ZO1)配体进行差分划分舱室化。
      • GAO T.
      • Furnari F.
      • 牛顿A.C.
      phlpp. :直接去磷酸化Akt的磷酸酶,促进细胞凋亡,抑制肿瘤生长。
      )。有趣的是,使用LC-MS的活化环和疏水基序位点的AKT磷酸化的化学计量定量显示,在未处理的T细胞中,小于1%的AKT在这些位点中磷酸化,并且低水平的AKT磷酸化足以有助于肿瘤发生(
      • atrih A.
      • CORDOCK D.
      • SELLAR G.
      • 汤普森A.
      • Feuerstein G.
      • Ferguson M.A.
      • 黄杰特。
      使用LC-MS / MS的AKT磷酸化的化学计量定量。
      ),突出了保持AKT活性低来维持细胞稳态的重要性。

      识别PKC和AKT基板

      已经通过生化方法鉴定了许多PKC和AKT基质,并且已经设计了几种磷蛋白蛋白酶筛查以鉴定这些激酶的新底物和新的作用。例如,作为AKT的底物鉴定MRNA拆下3的型功能蛋白质组学筛网,其调节胰岛素信号传导下游的mRNA衰减和翻译抑制途径(
      • 在努力硕士
      • 罗兰A.F.
      • Hoehn K.L.
      • humphreys d.t.
      • Preiss T.
      • Guilhaus M.
      • 詹姆斯D.E.
      全球磷脂蛋白质识别AKT和14-3-3在调节EDC3方面的主要作用。
      ),另一种鉴定了许多伴侣蛋白和蛋白二硫化物异构酶作为大鼠乳房细胞中的潜在Akt底物,表明Akt可能调节伴侣功能(
      • Barati M.T.
      • Rane M.J.
      • Klein J.B.
      • mcleish k.r.
      蛋白质组学筛网鉴定应激诱导的伴侣蛋白作为乳房细胞中AKT磷酸化的靶标。
      )。 一个 体内 采用细胞培养氨基酸稳定同位素标记的定量磷蛋白质研究将高度失调的激酶网络与鳞状细胞癌中的PKC,PAK4和SRC组成,但不含乳头瘤(
      • Zanivan S.
      • 喵喵啊
      • Behrendt K.
      • Schoof.
      • Neilson L.J.
      • Cox J.
      • 汤。
      • Kalna G.
      • van Ree J.H.
      • van deursen准。
      • Trempus C.S.
      • Machesky L.M.
      • 林德林
      • Wickstrom S.A.
      • Fassler R.
      在体内硅胶基蛋白质组学中揭示了小鼠皮肤致癌术期间的磷脂蛋白酶体变化。
      )。
      巨大的努力结合所确定的磷酸化网站 体内 虽然质谱, 体外 通过蛋白质微阵列,并通过预测算法计算得更多的基板,为人类磷酸化网络地图的发展进行基础(
      • 纽曼r.h.
      • 胡锦涛
      • Rho H.S.
      • 谢Z.
      • 树林C.
      • Neiswinger J.
      • 库珀C.
      • Shirley M.
      • 克拉克H.M.
      • 胡斯
      • Hwang W.
      • Seop Jeong J.
      • 吴G.
      • 林J.
      • 高X.
      • Q.
      • Goel R.
      • 夏S.
      • 吉H.
      • 达尔比k.n.
      • Birnbaum M.J.
      • COLE P.A.
      • Knapp S.
      • Ryazanov A.G.
      • zack d.j.
      • 黑人S.
      • Pawson T.
      • Gingras A.c.
      • Desiderio S.
      • Pandey A.
      • 土耳其人B.E.
      • 张继夫
      • 朱H.
      • 钱J.
      基于人类活动的磷化网络的构建。
      ,
      • 林德林
      • Jensen L.J.
      • osheimer g.j.
      • van Vugt M.A.
      • Jorgensen C.
      • Miron i.M.
      • Diella F.
      • Colwill K.
      • 泰勒L.
      • K.
      • Metalnikov P.
      • nguyen V.
      • Pascularescu A.
      • 金杰。
      • 公园J.G.
      • Samson L.D.
      • Woodgett J.R.
      • 罗素r.b.
      • Bork P.
      • Yaffe M.B.
      • Pawson T.
      体内磷酸化网络的系统发现。
      )。然而,尽管通过核算亚细胞定位和脚手架来丰富生理相关的磷酸化事件,但这些网络仍然具有缺点,因为算法预测一些误报并错过大部分已知的磷酸化位点。

      激酶活动记者

      基因编码的记者允许在个体细胞中可视化激酶活性的时空动态。这些记者可以靶向各种亚细胞本地化和蛋白质支架以测量局部活性,这可以比细胞溶溶胶中的批量活性更为生理相关。

      PKC.

      因为CPKC和NPKC在C末端位点上构成型磷酸化,因为一旦C末端尾部磷酸化,激活回路处的磷酸盐不会调节活性(
      • 凯伦黎各。
      • 法蒂尔尤。
      • 牛顿A.C.
      蛋白激酶C通过三种功能性不同的磷酸化体体内调节。
      ),它们的活性不能用磷酸化特异性抗体测量,如对于大多数其他激酶所做的那样。然而,可以使用诸如C激酶活性报告者(如C激酶活动报告机)的活性记者监测PKC活性(Fig. 2E),其由侧翼PKC特异性底物和FHA2磷酸胆碱结合结构域的CFP-YFP FRET对组成(
      • 小提琴J.D.
      • 张继夫
      • Tsien r.y.
      • 牛顿A.C.
      遗传编码的荧光报告器通过蛋白激酶C揭示振荡磷酸化。
      )。通过PKC磷酸化该基材,报告经历了一致性的变化,降低了褶皱。作为记者的磷酸化是可逆的( IE。 磷酸酶可以去磷酸盐的报告液),它提供了PKC活动的实时读数。
      C激酶活性报告者已靶向各种细胞内位置,以便在这些区域进行PKC活性的具体监测。使用这些针对的记者,Gallegos 等等。 (
      • Gallegos L.L.
      • kunkel m.t.
      • 牛顿A.C.
      靶向蛋白激酶C活动报告分散细胞内区域揭示了激动剂依赖性信号传导的时空差异。
      )发现PKC与激动剂UTP的激活导致Golgi的快速且相对持续的PKC活性,在该膜上的DAG持续驱动(Fig. 3)。然而,胞质溶液中的UTP依赖性PKC活性通过磷酸酶快速终止,并且由于该隔室中的高磷酸酶抑制,核中的活性低。线粒体刺激的活动也有很少的UTP刺激的活动;但是,使用线粒体靶向的PKCδ特异性活动报告者,MITO-ΔCKAR,郑 等等。 (
      • 郑扬。
      • 张L.
      • 贾X.
      • 王H.
      • 胡Y.
      活化统计2(PiAS2)蛋白质抑制剂与活性C激酶1,Rack1的受体的相互作用。
      )显示PKCδ易转移到线粒体的外膜,并且在用磷酸酯刺激后,其内在催化活性是其与线粒体相互作用所需的。
      Schultz Lab已开发出NPKC和非典型PKC的记者,KCP-1(Fig. 2F),即基于PKC底物pleckstrin(
      • Schleifenbaum A.
      • P.
      • 加宽A.
      • Sattler M.
      • Schultz C.
      基于Pleckstrin的PKC活性的遗传编码FRET探针。
      )。本报告者不利用磷酸肽结合结构域;相反,其pH和凹陷 - EGL-10-PLICKSTRIN结构域之间残基的磷酸化导致记者的构象变化,导致FRET的变化。因此,降低了磷酸化位点和其他内源蛋白之间的相互作用。

      AKT.

      已经开发了许多荧光的AKT记者,其中大部分是测量活细胞中Akt合成底物的磷酸化;这些包括Aktus,Aktar(Fig. 2G)和bkar(Fig. 2E )(
      • Sasaki K.
      • 佐藤M.
      • Umezawa Y.
      AKT. /蛋白激酶B的荧光指示剂和活细胞中可视化的AKT活性的动力学。
      ,
      • kunkel m.t.
      • Q.
      • Tsien r.y.
      • 张继夫
      • 牛顿A.C.
      遗传编码荧光报告器揭示蛋白激酶B / Akt信号的时空动态。
      ,
      • 高X.
      • 张继夫
      血浆膜微膜中差异AKT调节的时空分析。
      )。 Aktus的灵敏度低,需要过表达AKT,而Bkar和Aktar可以感测内源性AKT活动。因为活化的akt可以从膜脱离并扩散到其他亚细胞位置,所以靶向这些记者对各种亚细胞隔室是特别有用的。靶向血浆膜的Bkar显示出在该位置的AKT的磷酸酶抑制(
      • kunkel m.t.
      • Q.
      • Tsien r.y.
      • 张继夫
      • 牛顿A.C.
      遗传编码荧光报告器揭示蛋白激酶B / Akt信号的时空动态。
      )。在胞浆溶胶中,Akt活性的磷酸酶抑制比在质膜处更大,因此Akt在细胞溶溶胶中更快地灭活(Fig. 3),最有可能通过蛋白质磷酸酶去磷酸盐的基板而不是Akt本身。相反,核具有低磷酶抑制AKT,因此一旦AKT扩散到核,其活动要持续得多(
      • kunkel m.t.
      • Q.
      • Tsien r.y.
      • 张继夫
      • 牛顿A.C.
      遗传编码荧光报告器揭示蛋白激酶B / Akt信号的时空动态。
      )。 Aktar(
      • 高X.
      • 张继夫
      血浆膜微膜中差异AKT调节的时空分析。
      )具有比BKAR检测AKT活性的更大动态范围,并用于测量血浆膜微膜中的AKT活性(下面寻址)。
      虽然荧光记者可以测量亚细胞水平的快速信号动力学,但生物发光记者具有生产自己的光的优点,从而绕过自发荧光,光漂白和励磁光的组织损伤的问题(
      • okumoto s.
      • 琼斯阿。
      • FORFMER W.B.
      用荧光生物传感器定量成像。
      )。使用分裂荧光素酶,AKT特异性底物和磷酸肽结合结构域设计了一种生物发光AKT记者,棒(Fig. 2H)。本报记者具有以非侵入方式测量AKT活动的能力 体内 (
      • 张L.
      • 李克。
      • Bhojani M.S.
      • 汗A.P.
      • Shilman A.
      • 荷兰e.c..
      • 罗斯B.D.
      • Rehemtulla A.
      AKT激酶活性的分子成像。
      )。除了通过AKT测量合成基底的磷酸化的AKT活动记者,还开发了通过其易位和磷酸化(以及因此活性状态)诱导的AKT构成变化的记者(
      • Yoshizaki H.
      • Mochizuki N.
      • gotoh y。
      • Matsuda M.
      AKT-PDK1复合物通过RAL活化介导表皮生长因子诱导的膜突起。
      ,
      • Ananthanarayananan B.
      • Fosbrink M.
      • Rahdar M.
      • 张继夫
      AKT激活的活细胞分子分子分子揭示了活化环磷酸化的作用。
      ,
      • Calleja V.
      • ale-beg s.m.
      • vojnovic b.
      • WOSCHOLSKI R.
      • 向下J.
      • Larijani B.
      通过荧光寿命显微镜监测细胞中蛋白质的构象变化。
      )。 akt指示器akind(
      • 郑扬。
      • 张L.
      • 贾X.
      • 王H.
      • 胡Y.
      活化统计2(PiAS2)蛋白质抑制剂与活性C激酶1,Rack1的受体的相互作用。
      ),包含akt和fret对的pH和催化结构域(Fig. 2I),用于可视化层叠突起的AKT易位和活性。构象变化与AKT磷酸化的磷酸化导致FRET增加。使用Akt Action的另一个记者,牛克(未示出)(
      • Schleifenbaum A.
      • P.
      • 加宽A.
      • Sattler M.
      • Schultz C.
      基于Pleckstrin的PKC活性的遗传编码FRET探针。
      )导致AKT的激活环磷酸化的提议降低了其膜结合亲和力,从而允许从膜中脱离并将其重新定位为其他细胞室。这些记者的一个优点是,可以同时测量活动和AKT的易位。然而,记者本身可以磷酸化AKT的内源性基材,并且理论上可以从其支架上取出Akt,因此可能比引入外源akt底物的扰动。

      局部信号传导和脚手架的重要性

      蛋白质支架坐标并允许通过分区激酶及其下游衬底,以及可以快速终止信号的磷酸酶来允许特异性和保真度(
      • 斯科特J.D.
      • 牛顿A.C.
      脱落局部激酶激活。
      )。尽管脂质的第二信使敏锐地调节PKC和AKT的活性,但脚手架可以介导对特定基材的途径。

      PKC. 脚手架

      虽然多个PKC同工酶对同一个第二信使响应,但在其功能和信号传导中存在一些特异性,部分通过其细胞特异性表达方式介导,它们对某些脂质的差异亲和力,以及蛋白质支架。 PKC通过其调节结构域,其假瘤或PKCα和非典型PKCS,PDZ配体介导的相互作用锚定到许多蛋白质支架。通过Mochly-Rosen和同事鉴定第一PKC支架作为活性C激酶的受体,提出选择性地结合活性PKC并增强其朝向该位置锚定的基板的活性(
      • 罗恩
      • 陈C.H.
      • Caldwell J.
      • 杰米森L.
      • ORR E.
      • Mochly-Rosen D.
      蛋白激酶C细胞内受体的克隆:G蛋白β亚基的同源物。
      ,
      • Csukai M.
      • 陈C.H.
      • de matteis m.a.
      • Mochly-Rosen D.
      CoItomer蛋白β-COP,用于蛋白激酶Cε的选择性结合蛋白(齿条)。
      )。一种激酶锚定蛋白(Akaps),首先被鉴定为PKA支架(
      • Hirsch A.H.
      • glantz s.b.
      • 李Y.
      • 你是y。
      • 鲁宾C.S.
      对于AKAP 75的内含子基因的克隆和表达,一种用于营养蛋白激酶IIβ的监管亚基的锚蛋白。
      ),还在其目标附近锚定PKC,但在其非活动状态下,从而在PKC激活时能够快速下游信号传导。例如,AKAP-LBC坐标坐标,以磷酸化PKD并从支架(
      • 卡内基G.K.
      • 史密斯F.D.
      • McConnachie G.
      • Langeberg L.K.
      • 斯科特J.D.
      Akap-LBC成核蛋白激酶D活化支架。
      ),而Akap79用作PKC,PKA和蛋白质磷酸酶2B的支架,在神经元的突触后密度(
      • Klauck下午
      • 人造M.C.
      • Labudda K.
      • Langeberg L.K.
      • 雅肯S.
      • 斯科特J.D.
      AKAP79,哺乳动物支架蛋白的三种信号酶的协调。
      )。脚手架的一个关键方面是它可以改变束缚激酶的药理谱,这可能对药物设计具有临床意义。例如,通过使用目标PKC活动记者,斯科特及其同事发现,与AKAP79支架结合的PKC对活性位点抑制剂的难治性,但不是颠覆性的。类似地,PDK-1的CPKC的加工磷酸化是CO-Caffolded PDK-1的活性位点抑制剂的难治性(
      • Hoshi N.
      • Langeberg L.K.
      • gould c.m.
      • 牛顿A.C.
      • 斯科特J.D.
      与AKAP79的相互作用改变了PKC的细胞药理学。
      )。
      PKC. α,-∞和-1也通过其不同的PDZ配体结合含PDZ结构域的支架。在PKCα的情况下,通过其PDZ配体的支架是小脑长期抑制所必需的(
      • leitges m.
      • Kovac J.
      • Plomann M.
      • Linden D.J.
      PKC. α的独特PDZ配体赋予大脑长期突触抑郁症的诱导。
      )。其中一个可能涉及的PDZ域结合伴侣是与Cα激酶(PICK1)相互作用的蛋白质,其特别用PKCα的PDZ配体与PDZ配体相互作用(
      • 斯兰廷格J.
      • 周J.
      • Burgess R.
      • elldege s.j.
      • 奥尔森e.n.
      PICK1:由酵母双杂交系统分离的蛋白激酶C的Perinucleclecled结合蛋白和底物。
      ,
      • 斯兰廷格J.
      • 卢杰。
      • 奥尔森e.n.
      PDZ结构域蛋白质PICT1与蛋白激酶C-α的COOH末端的特异性相互作用。
      )。有趣的是,PICK1可以对神经元中的PKCα功能有反对作用,在那里它可以充当下游靶标的介体或磷酸化的抑制剂。 PICK1靶向激活PKCα以凝聚到磷酸化谷氨酸受体亚基GLUR2,导致其内吞作用(
      • 佩雷斯J.L.
      • Khatri L.
      • 昌C.
      • Srivastava S.
      • OSTEN P.
      • Ziff E.B.
      PICK1将活化的蛋白激酶Cα靶向海马神经元刺的AMPA受体簇,降低了AMPA型谷氨酸受体亚基的表面水平。
      )但它也可以作为PKCα的代谢谷氨酸受体Mglur7a的磷酸化的屏障(
      • dev k.k.
      • Nakajima Y.
      • Kitano J.
      • Braithwaite S.P.
      • 亨利准
      • Nakanishi S.
      PICK1与MGLUR7的PKC磷酸化相互作用并调节PKC磷酸化。
      )。最近,还鉴定了一家与PKCα的PDZ配体相互作用以促进细胞迁移的PDZ配体的大型同性恋支架系列(
      • 奥尼尔A.K.
      • Gallegos L.L.
      • Justilien V.
      • Garcia E.L.
      • leitges m.
      • 字段A.P.
      • 大厅R.A.
      • 牛顿A.C.
      蛋白激酶C alpha通过与其新的衬底盘大同源物1(DLG1)的PDZ依赖性相互作用促进细胞迁移。
      )。

      AKT. 脚手架

      AKT. 易位与不同的细胞内区域的易位是在上游途径上被激活,部分原因是引导其信号传导的支架蛋白质。例如,具有胰岛素的内皮细胞的刺激导致AKT的激活及其对Golgi和线粒体的易位,而用17β-estrodiol刺激导致Akt的易位,而不是线粒体(
      • Sasaki K.
      • 佐藤M.
      • Umezawa Y.
      AKT. /蛋白激酶B的荧光指示剂和活细胞中可视化的AKT活性的动力学。
      )。到目前为止仅识别出几个Akt脚手架,但不同的受体使用不同的复合物来指导AKT活动(
      • Riaz A.
      • Zeller K.S.
      • 约翰逊S.
      受体特异性机制在SER473中调节AKT的磷酸化:RICTOR在β1整合蛋白介导的细胞存活中的作用。
      )。例如,AKT激酶相互作用蛋白1被鉴定为PI3K / PDK-1 / AKT的支架,其与活化的EGF受体相关联(
      • Nakamura A.
      • Naito M.
      • Tsuruo T.
      • 富士塔。
      Freud-1 / Aki1,一种新型PDK1相互作用蛋白,用作支架,以激活表皮生长因子信号传导中的PDK1 / AKT途径。
      )。该支架对于EGF信号传导的下游PDK-1的Akt磷酸化是必需的。相反,AKT支架还可以通过在其磷酸酶附近通过脚手来衰减AKT信号传导。 β-arrastin 2支架AKT及其活化环磷酰胺磷酸酶PP2A,响应于多巴胺能神经递质的G蛋白偶联受体刺激(
      • Beaulieu J.M.
      • Sotnikova T.D.
      • 马里昂斯。
      • Lefkowitz R.J.
      • GaInetDinov R.R.
      • Caron M.G.
      AKT. /β-arrastin 2 / pp2a信号传播复合物介导多巴胺能神经递血和行为。
      )和β-arrastin 1支架Akt1及其疏水基质磷酸酶,phlpp2,受体酪氨酸激酶下游(
      • 克罗蒂下午
      • Nakano T.
      • 员工店D.M.
      • 最佳 ham M.K.
      二酰基甘油激酶Delta通过Pleckstrin同源域亮氨酸纯蛋白磷酸酶2(pHLPP2)调节Akt磷酸化。
      )。考虑到三个akt同工酶具有一些重叠的表达,在多种受体的下游被激活,具有许多细胞功能,并且通过phlpp显示它们的去磷酸化中的特异性,其丰富的Akt支架可能等待着识别。

      膜微摩粉

      脂肪筏,其富含胆固醇和鞘磷脂的微摩擦,不仅是划分信号配合物,而且通过在小区域中聚集特定的信号络合物来增加信号转导(
      • Kholodenko B.N.
      • HOEK J.B.
      • Westerhoff H.V.
      为什么应募集细胞质信号传导蛋白到细胞膜。
      )。

      PKC.

      达格 及其效应激酶PKC通常富含专门的脂质筏,其形成致癌膜的血管侵袭(
      • Rouquette-jazdanian A.K.
      • Pelassy C.
      • Breittmayer J.P.
      • 表兄弟J.L.
      • 澳门区C.
      Jurkat细胞中膜微膜/筏的代谢标记表明存在CD3 T细胞受体的信号转导的甘油磷脂的存在。
      ,
      • 杨Z.
      • 太阳W.
      • 胡锦涛
      腺苷A(1)受体在心肌细胞中选择性地将蛋白激酶C同种素靶向富含Caveolin的血浆膜。
      )。例如,在心肌细胞中的腺苷A1受体的激活导致pKCε和pKcδ易于caveolae。通过与Caveolin的相互作用,抑制其活性,或血清剥夺反应蛋白(
      • MINEO C.
      • yingy.s.
      • Chapline C.
      • 雅肯S.
      • 安德森·卢比。
      靶向蛋白激酶Cα至Caveolae。
      ,
      • 好的 a N.
      • Yamamoto M.
      • Schwencke C.
      • Kawabe J.
      • EBINA T.
      • ohno s.
      • Couet J.
      • Lisanti M.P.
      • Ishikawa Y.
      Caveolin依赖于Caveolin支架域肽与蛋白激酶C的Caveolin相互作用。
      )。

      AKT.

      AKT信号传导不仅在各种亚细胞局部局部的不同之处,而且在特定膜的微膜内也变化。 AKT记者Aktar(Fig. 2G)优先针对不同的血浆膜微米瘤,例如脂质筏(使用肾激酶的N-末端区域)和非筏区(使用KRAS CAAX MOTIF)来分析AKT活性的时空动力学(
      • 高X.
      • 张继夫
      血浆膜微膜中差异AKT调节的时空分析。
      )。这些记者表明,在脂质筏中居住的AKT更效果,并且具有比非筏Akt更快的动力学。 PDK-1富含膜微米瘤,部分核算本隔间中增加的AKT活动(
      • 李克。
      • d'收获f。
      • Hayden M.S.
      • 垫片J.H.
      • 戈什S.
      PDK1成核T细胞受体诱导的NF-Kappa B激活的信号复合物。
      ,
      • Lasserre R.
      • 郭x.j.
      • conchonaud f.
      • 哈蒙扬
      • Hawchar O.
      • 伯纳德上午
      • Soudja S.M.
      • Lenne P.F.
      • Rigneault H.
      • 橄榄D.
      • 铋G.
      • 尼姑J.A.
      • PayraStre B.
      • 玛格特D.
      • 他。
      Raft Nanodomains有助于AKT / PKB血浆膜募集和活化。
      )。
      膜微摩粉提供避难所的环境,其中信令免受立即终止的影响。例如,PI3K被激活并产生PIP3 在招募AKT的脂质筏中,使AKT能够快速且专门激活PDK-1(
      • 高X.
      • Lowry P.R.
      • 周X.
      • 贬低C.
      • 魏Z.
      • 黄G.W.
      • 张继夫
      PI3K / AKT信号传导需要在血浆膜微膜中的空间划分。
      )。但是,PTEN终止了PIP3 信号传导,主要是在非筏微摩体中发现,允许PIP 3 临时维持在脂质筏中的水平,强调空间分离激酶与磷酸酶的重要性。扰乱途径的阴性和阳性调节剂的这种空间隔离可以导致疾病状态。

      疾病中脂质信号的失调

      困难的困难3 并且DAG信号通路导致许多病理生理学,例如炎症,心血管疾病,糖尿病,神经变性和癌症(
      • Wymann M.P.
      • Schneiter R.
      疾病中的脂质信号。
      )。这些途径的不平衡是由这些途径中突变,基因扩增或缺失,染色体易位或基因的表观遗传学变化引起的。通常,促进诸如PKC1,AKT和PI3K的催化亚基的信号传导的酶已被鉴定为癌基因(
      • Staal S.P.
      AKT. 癌基因及其人类同源物Akt1和Akt2的分子克隆:初级人胃腺癌中Akt1的扩增。
      ,
      • 昌H.W.
      • Aoki M.
      • 弗鲁曼D.
      • 螺旋钻k.r.
      • Bellacosa A.
      • Tsichlis p.n.
      • 坎特利L.C.
      • 罗伯茨下午
      • vogt p.k.
      编码PI 3-激酶催化亚基的基因转化鸡细胞。
      ,
      • Regala R.P.
      • weems C.
      • 杰米森L.
      • Khoor A.
      • Edell E.S.
      • Lohse C.M.
      • 字段A.P.
      非典型蛋白激酶C IOTA是人非小细胞肺癌中的癌基因。
      ),而那些终止信令-PTEN,PHLPP和DGK的人涉及肿瘤抑制剂(
      • GAO T.
      • Furnari F.
      • 牛顿A.C.
      phlpp. :直接去磷酸化Akt的磷酸酶,促进细胞凋亡,抑制肿瘤生长。
      ,
      • 李杰。
      • 日元
      • Liaw D.
      • Podsypanina K.
      • Bose S.
      • 王S.I.
      • PUC J.
      • mireris is c.
      • 罗杰斯L.
      • McCombie R.
      • Bigner S.H.
      • Giovanella B.C.
      • ITTMANN M.
      • Tycko B.
      • Hibshoosh H.
      • Wigler M.H.
      • Parsons R.
      PTEN. ,在人脑,乳腺癌和前列腺癌中突变的推定蛋白酪氨酸磷酸酶基因。
      ,
      • steck p.a.
      • Pershouse m.a.
      • Jasser S.A.
      • yung w.k.
      • 林H.
      • Ligon A.H.
      • Langford L.A.
      • 鲍姆加德M.L.
      • 哈蒂特T.
      • 戴维斯T.
      • 弗莱C.
      • 胡R.
      • 瑞典州B.
      • 腾德赫。
      • Tavtigian S.v.
      鉴定染色体10Q23.3在多种晚期癌症中突变的候选肿瘤抑制基因MMAC1。
      ,
      • 李下午。
      • 太阳H.
      由候选肿瘤抑制器基因座编码的TEP1是通过转化生长因子β调节的新型蛋白酪氨酸磷酸酶。
      ,
      • d'costa上午
      • 罗宾逊J.K.
      • 毛金德T.
      • Chaturvedi V.
      • Nickoloff B.J.
      • 丹恩姆。
      促凋亡肿瘤抑制蛋白激酶C-δ在人鳞状细胞癌中丢失。
      ,
      • Berar D.
      • 鲟鱼B.
      • Bradbury I.
      • 沿着C.S.
      • Dubitzky W.
      基于基因表达谱分析肺腺癌临床结果的生存树:Neogenin和二氨基甘油激酶α表达作为关键因素的鉴定。
      ,
      • 郭r.
      • 万C.K.
      • 木匠J.H.
      • Mousallem T.
      • 阁楼r.m.
      • 宽轩。
      • 伯克A.W.
      • 钟X.P.
      二酰基甘油激酶α和Zeta的T细胞发育和肿瘤抑制的协同控制。
      )。
      尽管AKT中的突变罕见,但Akt信号传导通常在癌症中升高。实际上,PI3K途径是癌症中最常见的上调途径之一(
      • vogt p.k.
      • 康S.
      • Elsliger M.A.
      • Gymnopoulos M.
      磷脂酰肌醇3-激酶中的癌症特异性突变。
      ,
      • 周l.m.
      • 面包师S.J.
      PTEN. 功能正常和肿瘤生长。
      ,
      • Ali I.U.
      • Schriml L.M.
      • 迪恩姆。
      PTEN. / MMAC1基因的突变光谱:具有脂质磷酸酶活性的肿瘤抑制剂。
      )。灭活PTEN或多动催化PI3K的催化亚基的突变是非常常见的并且诱导组成型AKT信号传导。有趣的是,使用反相蛋白质裂解物阵列的功能性蛋白质组学研究表明,在乳腺癌中,AKT活化环和疏水基序磷酸化与PTEN水平强烈地相关,强调PTEN调节AKT活动的重要性(
      • Stemke-Hale K.
      • Gonzalez-angulo上午
      • Lluch A.
      • neve r.m.
      • kuo w.l.
      • 戴维斯M.
      • 凯号
      • 胡Z.
      • 关扬
      • Sahin A.
      • SYMMANS W.F.
      • Pusztai L.
      • nolden l.k.
      • Horlings H.
      • 伯尔斯K.
      • 挂米。
      • van de Vijver M.J.
      • valero V.
      • 灰色J.W.
      • Bernards R.
      • 磨坊G.B.
      • Hennessy B.T.
      乳腺癌中PIK3CA,PTEN和AKT突变的综合基因组和蛋白质组学分析。
      )。
      达格 和PIP上游受体中的突变3 也可以导致增强的信令。例如,某些EGF受体突变体构成与PI3K / PDK-1 / AKT支架AKT激酶相互作用蛋白1相关联,导致肺癌中的AKT信号传导(
      • 山田T.
      • Takeuchi S.
      • 富士塔。
      • Nakamura A.
      • 王W.
      • 李问:
      • ODA M.
      • MITSUDOMI T.
      • Yatabe Y.
      • Sekido Y.
      • 吉士达J.
      • Higashiyama M.
      • Noguchi M.
      • uehara h.
      • Nishioka Y.
      • SONE S.
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      结论

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      致谢

      我们感谢实验室的成员有用的建议。

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