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Einführung


Die Familie der Proteinkinasen

Proteinkinasen stellen die zweitgrösste Proteinfamilie in höheren Zellen dar. Man schätzt, dass die Gene, die für Proteinkinasen kodieren, circa 1-2% des gesamten menschlichen Genoms ausmachen und dass nach Abschluss des menschlichen Genomprojekts die Gesamtzahl bei ungefähr 500 bis 600  verschiedenen Proteinkinasen liegen wird.

Proteinkinasen werden nach ihrer Spezifität in zwei Gruppen eingeteilt : Die eine Gruppe phosphoryliert Proteine an den Aminosäuren Serin und/oder Threonin, die andere an der Aminosäure Tyrosin [Krebs & Beavo 1979]. Allerdings sind auch Proteinkinasen bekannt, die sowohl Serin und Threonin als auch Tyrosin phosphorylieren können [Lindberg et al. 1992]


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Was macht eine Proteinkinase ?

Proteinkinasen modifizieren andere Proteine, indem sie bestimmte Aminosäuren auf deren Oberfläche mit einer Phosphatgruppe modifizieren. Die auf diese Weise eingeführte Phosphatgruppe verändert die biologischen Eigenschaften dieser Proteine. Sowohl Enzymaktivitäten als auch die Bindung an andere regulatorische Moleküle können so kontrolliert werden.

Der umgekehrte Schritt, die Entfernung der Phosphatgruppe von einem Protein, wird durch die Enzymfamilie der Proteinphosphatasen durchgeführt. Diese Enzyme stellen den ursprünglichen Zustand des Proteins wieder her.

 

Die Entdeckung der Proteinkinasen

Die Proteinphosphorylierung als Mechanismus zur Regulation enzymatischer Aktivität wurde in den 50er Jahren entdeckt, als man die Synthese und den Abbau des Glykogens in der Leber untersuchte [Fisher & Krebs 1955; Sutherland & Wosilait 1955]. Das Enzym Phosphorylase Kinase war damals die erste Proteinkinase, die gereinigt und charakterisiert wurde [Krebs et al. 1959].

Erst 10 Jahre später wurde mit der cAMP-abhängigen Proteinkinase ein weiteres Mitglied dieser Enzymfamilie entdeckt [Walsh et al. 1968]. Die Bedeutung dieser Entdeckungen wurde lange Zeit nicht erkannt. Erst in den späten 70er Jahren wurden weitere Proteinkinasen und deren wichtige Aufgaben für zelluläre Prozesse wie u.a. Hormonantwort, Zellwachstum und Differenzierung entdeckt. Als man entdeckte, dass ein Virusprotein (src) des krebsauslösenden Rous Sarcoma Virus Proteinkinaseaktivität besitzt [Collet & Erickson, 1978] und Ähnlichkeiten in der Aminosäuresequenz zwischen diesem Protein und der cAMP-abhängigen Proteinkinase bestehen [Barker & Dayhoff, 1982], eröffneten sich neue Dimensionen in der Erforschung der Regulation zellulärer Vorgänge. Heute sind bereits einige hundert verschiedene Proteinkinasen bekannt und werden weltweit von vielen Forschergruppen untersucht.

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