“激酶”（Kinase）的作用及分類

李貴敏，殷海霞，金恒啟

石家莊醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，河北省石家莊 050081

生物化學(xué)是醫(yī)學(xué)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，重點(diǎn)研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能以及生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)過程，從分子水平探索生命的奧秘。

生物體內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)大都是在酶的催化下進(jìn)行的，故稱其為酶促反應(yīng)。酶是由活細(xì)胞生成的生物催化劑，其本質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。通常按酶的組成將其分為單純酶和結(jié)合酶；根據(jù)酶蛋白分子的特點(diǎn)分為單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合體；國際酶學(xué)委員會(huì)（EC）根據(jù)酶促反應(yīng)類型將酶分為六大類：氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶和合成酶。

在對(duì)酶的研究中，我們發(fā)現(xiàn)有為數(shù)不少的酶在其名稱后面均有“激酶”二字，如腸激酶、尿激酶、鏈激酶等等。按上述有關(guān)酶的分類法，激酶是屬于哪一類酶呢？除了蛋白激酶、己糖激酶等在生物化學(xué)教科書中已明確說明是屬于轉(zhuǎn)移酶類外，其它激酶尚無明確的分類。在酶的系統(tǒng)命名法的原則中，強(qiáng)調(diào)標(biāo)明酶的底物及催化反應(yīng)的性質(zhì)，因此，必須將激酶按其催化反應(yīng)的性質(zhì)，將激酶進(jìn)行分類，才能對(duì)激酶進(jìn)行系統(tǒng)命名法,因?yàn)樵谙到y(tǒng)命名法中，對(duì)每一種酶都用四個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，其中第一個(gè)數(shù)字是該酶按酶促反應(yīng)類型所分的類型，如氧化還原酶類的編號(hào)，第一個(gè)數(shù)字為1，轉(zhuǎn)移酶類的編號(hào)，第一個(gè)數(shù)字為2，依次類推。

在本文中，我們將激酶按其對(duì)底物作用不同，分為3種，即激活酶原的激酶、改變酶的活性的激酶、直接參與酶促反應(yīng)的激酶，對(duì)3種作用機(jī)制分別進(jìn)行了探討，同時(shí)根據(jù)激酶的作用機(jī)制不同，確定其反應(yīng)類型，從而將常見的激酶分別歸入國際酶學(xué)委員會(huì)（EC）根據(jù)酶促反應(yīng)所分的酶的六大類型之中。

1 激活酶原的激酶

酶原是指沒有催化活性的酶的前體，酶原激活的本質(zhì)是促進(jìn)酶的活性中心形成或暴露的過程。因此，激酶對(duì)酶原的激活就是促進(jìn)酶的活性中心的形成或暴露。有些激酶在對(duì)酶原的激活時(shí)，通過水解作用，切除酶原的部分肽鏈，使剩下的肽鏈重新折疊，形成活性中心。如腸激酶在對(duì)胰蛋白酶原的激活時(shí)，腸激酶作用于胰蛋白酶原肽鏈N-端6-賴氨酸7- 異亮氨酸之間的肽鍵，水解掉一個(gè)六肽后，剩余肽鏈重新折疊，形成活性中心，使胰蛋白酶原成為有活性的酶。因此，腸激酶應(yīng)屬于水解酶類。同樣，尿激酶也是通過水解作用，使纖溶酶原分子中的精氨酸-賴氨酸肽鍵斷裂，將纖溶酶原轉(zhuǎn)變成有活性的酶，故尿激酶也應(yīng)屬于水解酶類。

鏈激酶（SK）在激活纖溶酶原時(shí)，鏈激酶先與纖溶酶原結(jié)合，形成SK—纖溶酶原復(fù)合物，引起纖溶酶原的構(gòu)象改變，從而轉(zhuǎn)變成有活性的SK—纖溶酶原復(fù)合物，激活血液中纖維表面的纖溶酶原轉(zhuǎn)變成纖溶酶，間接發(fā)揮溶解纖維的作用。根據(jù)鏈激酶（SK）激活作用機(jī)理，鏈激酶應(yīng)屬于異構(gòu)酶類（構(gòu)象異構(gòu)酶）。

2 促使酶(激酶)活性改變的激酶

這類激酶通常稱為蛋白激酶，體內(nèi)蛋白激酶種類繁多，最常見的是蛋白激酶A（PKA）和蛋白激酶C（PKC）、蛋白激酶A（PKA）為環(huán)磷酸腺苷（cAMP）依賴性蛋白激酶，蛋白激酶C（PKC）為依賴Ca2+離子的蛋白激酶。

當(dāng)?shù)鞍准っ副换罨?，通過轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)使酶分子磷酸化或去磷酸化，造成酶的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而引起酶的活性改變（抑制或激活）。因此，蛋白激酶應(yīng)屬于轉(zhuǎn)移酶類。

這里，重點(diǎn)說一說關(guān)于糖原磷酸化酶的問題。動(dòng)物組織中的糖原磷酸化酶催化糖原的分解，生成1-磷酸葡萄糖。糖原磷酸化酶有兩種形式，未經(jīng)磷酸化修飾的是無活性的二聚體磷酸化酶b，通過磷酸化酶b激酶的催化，每個(gè)亞基上的絲氨酸羥基被磷酸化，轉(zhuǎn)變成高活性的四聚體磷酸化酶a，能迅速催化糖原的降解。磷酸化酶a磷酸酶催化其脫去磷酸基團(tuán)，又變回?zé)o活性的磷酸化酶b，從而抑制糖原的降解。這樣，糖原分解代謝的起閉可以通過糖原磷酸化酶的活性形式和非活性形式的之間的互變而受到調(diào)節(jié)。磷酸化作用需要ATP，酶蛋白上的每個(gè)磷酸化位點(diǎn)在磷酸化時(shí)需要消耗一個(gè)ATP的高能磷酸鍵，但這比合成酶蛋白需要的ATP少得多。因此，磷酸化是酶活性調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)有效的方法。磷酸化是在各種蛋白激酶催化下進(jìn)行的，磷酸化酶b激酶就是其中的一種。

3 直接參與酶促反應(yīng)的激酶

在這類激酶中，有些是從高能供體分子ATP（三磷酸腺苷）轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)到特定底物分子上，這一過程謂之磷酸化。一般而言，磷酸化的作用是“激活”或“活化”底物分子，增大它們的能量，以便使其更容易參加隨后的自由能負(fù)變化反應(yīng)。如己糖激酶催化葡萄糖引入磷酸基轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖，使葡萄糖的能量升高；磷酸果糖激酶催化6-磷酸果糖引入磷酸基轉(zhuǎn)變?yōu)?，6二磷酸果糖，使其能量進(jìn)一步升高；磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化草酰乙酸經(jīng)過脫羧、氧化、磷酸化、酮式-烯醇式互變等作用，轉(zhuǎn)變成高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸等。在酶促反應(yīng)中還有一些激酶是從高能底物分子中轉(zhuǎn)移出磷酸基團(tuán)給ADP（二磷酸腺苷）分子，生成高能化合物ATP,即所謂底物水平磷酸化。如3-磷酸甘油酸激酶催化1，3二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移出磷酸基團(tuán)給ADP，生成高能化合物ATP，1，3二磷酸甘油酸自身轉(zhuǎn)化為3-磷酸甘油酸；丙酮酸激酶催化磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)移出磷酸基團(tuán)給ADP，生成高能化合物ATP，磷酸烯醇式丙酮酸變?yōu)橄┐际奖?，烯醇式丙酮酸再?jīng)過酮式-烯醇式互變，轉(zhuǎn)化成丙酮酸；琥珀酸硫激酶催化琥珀酰C0A通過水解作用，使C-S高能鍵斷裂，所產(chǎn)生的能量使ADP磷酸化為ATP，自身轉(zhuǎn)變成琥珀酸等。由于這兩種激酶在酶促反應(yīng)中所起的作用都與磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移有關(guān)，故都應(yīng)屬于轉(zhuǎn)移酶類。

綜上所述，根據(jù)激酶的作用機(jī)制不同，可將它們分別歸入以下3種酶類：1）水解酶類：如腸激酶、尿激酶等；2）異構(gòu)酶類：如鏈激酶等；3）轉(zhuǎn)移酶類：如蛋白激酶、己糖激酶、磷酸果糖激酶、半乳糖激酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、3-磷酸甘油酸激酶、琥珀酸硫激酶等。

[1]楊世杰.藥理學(xué)[M].1版.人民衛(wèi)生出版社，2005：381-382.

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