Proteinkinase A

Synonym: PKA
Englisch: protein kinase A

1 Definition

Die Proteinkinase A, kurz PKA, ist ein Enzym aus der Gruppe der Serin/Threonin-Kinasen. Sie besitzt jeweils zwei regulatorische und zwei katalytische Untereinheiten und ist u.a. an zahlreichen Reaktionen des Energiestoffwechsels beteiligt.

2 Namensgebung

Die Bezeichnung Proteinkinase A ruht von der Tatsache her, dass der Biokatalysator durch cAMP intrazellulär aktiviert wird.

3 Struktur

Die Proteinkinase A liegt in höher entwickelten Eukaryonten als Heterotetramer vor, sofern keine Aktivierung durch den Second Messenger cAMP vorliegt. Sie besteht aus folgenden zwei Proteinuntereinheiten:

• zwei regulatorische Untereinheiten (R), die jeweils eine hohe Bindungsaffinität zu cAMP aufweisen
• zwei katalytische Untereinheiten (C), an denen Coenzym und Substrat fest binden können

In einzelligen Eukaryonten, wie beispielsweise Schleimpilzen oder Protozoen, liegt die PKA als Heterodimer vor. Hier existiert nur jeweils eine der o.g. Untereinheiten. Bei Säugetieren wurden bis heute vier Konstitutionsisomere der R-Untereinheit und drei der C-Untereinheit entdeckt.

4 Aktivität

Proteinkinase A wird abhängig vom cAMP-Spiegel und dem zytosolischen Aufenthaltsort aktiviert, unterliegt aber auch dem Feedback-Kontrollmechanismus gemeinsam mit der Phosphodiesterase (PDE). Zur Aktivierung ist eine kooperative Bindung zweier cAMP-Moleküle an die R-Untereinheit notwendig. Folge hiervon ist eine Dissoziation des Enzymkomplexes, was mit einer Aktivierung einhergeht. Die C-Untereinheiten sind nun in der Lage, andere Moleküle aktiv zu phosphorylieren.

Proteinkinase A

5 Biologische Funktionen

• Hydrolyse der Triglyceride durch PKA-kontrollierte Lipasen
• Hemmung des Schrittmacherenzyms der Fettsäuresynthese, Acetyl-CoA-Carboxylase
• Aktivierung von Transkriptionsfaktoren
• Interkonvertierung von Enzymen
• Vermittlung von Lipolyse und Glykogenolyse im Zytosol
• Modifikation von Synapsen
• Kontrolle von Ionenkanälen

6 Regulation

Die Proteinkinase A wird zum einen durch die Menge an cAMP reguliert. Auch ihr subzellulärer Aufenthaltsort spielt eine Rolle für die Aktivität. Weiterhin existiert der oben genannte Feedback-Kontrollmechanismus: Die Proteinkinase A aktiviert eine cAMP-Phosphodiesterase (PDE). Die nun aktive PDE wandelt cAMP mittels Hydrolyse zu AMP um, wodurch der cAMP-Gehalt sinkt. Dies wiederum verringert die Aktivität der Proteinkinase A.