Proteinkinase A

Die Proteinkinase A (PKA, cAMP-abhängige Proteinkinase) ist ein Schlüsselenzym im Energiestoffwechsel mit vielfältigen weiteren Funktionen. Namensgebend ist die Aktivierung durch cyclisches AMP (cAMP), einen second messenger, dessen intrazelluläre Bildung durch eine Reihe hydrophiler Hormone ausgelöst wird.

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Aktivierung

In Abwesenheit von cAMP liegt das Enzym als ein Tetramer, bestehend aus zwei verschiedenen Untereinheiten, also als ein sogenanntes Heterotetramer, vor. Der Komplex besteht aus

• zwei regulatorischen Untereinheiten R mit hoher Affinität für cAMP mit einer Masse zu je von 49 kDa und
• zwei katalytischen Untereinheiten C mit Bindungsplätzen für Substrat und Coenzym (ATP) mit einer Masse zu je von 38 kDa.

Dieser R₂C₂-Komplex ist inaktiv, da die regulatorischen Untereinheiten die katalytischen Zentren blockieren. Die kooperative Bindung zweier Moleküle cAMP an die R-Untereinheiten führt durch Dissoziation des Komplexes in R₂ und zwei aktive C-Untereinheiten zur Aktivierung der PKA. Die PKA wird bereits durch cAMP-Konzentrationen in der Größenordnung von 10 nM (10^-9 mol/L) aktiviert.

Varianten und Wirkungen

  PKA hat eine Vielzahl von Wirkungen sowohl im Cytosol einer Zelle (Interkonvertierung von Enzymen) als auch in deren Kern (Aktivierung von Transkriptionsfaktoren). Im Cytosol vermittelt sie sowohl den Glycogen- als auch den Lipidabbau (Lipolyse).

Die Hydrolyse der Fette (Triglyceride) wird durch PKA-regulierte Lipasen kontrolliert. Gleichzeitig wird ein Schrittmacherenzym der Fettsäuresynthese, die Acetyl-CoA-Carboxylase, inhibiert, was die lipolytische Wirkung des cAMP noch steigert.

Die Untereinheiten der PKA treten jeweils in verschiedenen Formen auf, z. B.

• eine RI-Isoform,
• eine RII-Isoform;

letztere unterscheidet sich von der RI-Isoform durch ihre Autophosphorylierbarkeit: selbst in Abwesenheit von cAMP ist die C-Untereinheit zunächst ihr eigenes Substrat. Ihre Aktivierbarkeit wird bei diesem Vorgang herunterreguliert.

Infolgedessen ist die RI₂C₂ lipolytisch aktiver als die RII₂C₂ Isoform. Eine naheliegende Folgerung ist, dass auch die Veranlagung zur Fettleibigkeit vom Verhältnis der beiden Isoformen abhängt (starke Lipolyse = geringer Fettansatz). Solche Erwägungen haben dazu geführt, Aktivatoren der RI-Isoform als Schlankheitsmittel zu erproben.

Siehe auch

Energiestoffwechsel, Metabolismus, Glucagon, Interkonvertierung, Glukose-Stoffwechsel, Proteinkinase C, Phosphatase