プロテインキナーゼは、私たちの体内に存在する酵素で、リン酸化反応を触媒する役割を担っています。リン酸化は共有結合修飾の一例であり、これは私たちの細胞が酵素の活性やタンパク質の機能を基本的に調節・制御するために使用するメカニズムです。プロテインキナーゼの一つはcAMP依存性プロテインキナーゼで、プロテインキナーゼAまたはPKAとしても知られています。

エピネフリンがストレスの状況下で私たちの心血管系を通過すると、基本的にATP分子をサイクリックアデノシン一リン酸、つまりcAMPと呼ばれる別の分子に変換するように細胞を刺激します。cAMPは細胞内および場合によっては細胞外の「セカンドメッセンジャー」として機能し、多くのペプチドやアミンホルモンの作用を仲介します。これらは、アルファおよびベータ-ADR（アドレナリン受容体）、CRHR（コルチコトロピン放出ホルモン受容体）、GcgR（グルカゴン受容体）、Smo（スムースエンド）などのいくつかの受容体によって調節されます。また、cAMPはプロテインキナーゼAのアロステリック調節因子でもあり、非活性型のプロテインキナーゼAに結合し、プロテインキナーゼAを活性化します。これにより、リン酸化のプロセスを通じて多くの異なるタイプの酵素を活性化する責任を負い、セリン残基またはスレオニン残基のいずれかの2種類の残基をリン酸化します。

基質分子が-アルギニン-アルギニン-X-セリンまたはスレオニン-Y-のコンセンサスアミノ酸配列を含む場合、ここでプロテインキナーゼAが結合し、ターゲット部位であるセリンまたはスレオニンをリン酸化します。コンセンサス配列の最初のアルギニンはリジンに変更することができ、これによりプロテインキナーゼAも結合できるようになります。しかし、残基が変更された配列の親和性は、これら2つがアルギニン残基である場合ほど良くはありません。これは基本的にそのターゲット基質分子の活性や機能を変える可能性があります。

PKAは、活性部位を含む触媒サブユニットと、サイクリックAMPに結合するアロステリック部位を含む調節サブユニットの2種類のサブユニットで構成されています。触媒サブユニットはリン酸添加反応を行います。調節サブユニットはサイクリックAMPのレベルを感知し、そのレベルに基づいて触媒サブユニットをオンまたはオフにします。cAMPのレベルが低いとき、調節サブユニットの二量体が触媒サブユニットの2つのコピーに結合し、非活性複合体を形成します。cAMPのレベルが上昇すると、調節サブユニットに結合し、触媒サブユニットを活性型で放出します。より具体的には、アロステリックエフェクターが存在しない場合、PKAの四次構造は2つの触媒サブユニットと2つの調節サブユニット（R2C2複合体）で構成されています。ストレス条件下では、エピネフリンが放出され、サイクリックアデノシン一リン酸（cAMP）の生成を刺激します。これはPKAのアロステリックエフェクターです。cAMPがこれらすべての調節部位に結合すると、調節セクションが触媒セクションから解離することを可能にする構造変化が生じます。触媒サブユニットの活性部位は、非活性PKA複合体の調節サブユニットに見られるアミノ酸の配列、すなわち擬似基質配列によって占有されています。活性部位が空くと、これらの触媒サブユニットはリン酸化のプロセスを通じてこれらの異なるタイプのターゲット酵素を触媒します。

プロテインキナーゼAファミリーについては、PKA複合体のサブユニットをコードするいくつかの遺伝子があります。PKA-catアルファ（PKACa）およびPKA-catベータ（PKACb）、さらにPKA-catガンマ（PKACg）は、テトラマー複合体として存在する非活性PKAの2つの触媒サブユニットをコードしています。非活性PKAの他の2つの調節サブユニットは、PKAR1AおよびPRKAR1BまたはPRKAR2AおよびPKAR2Bによってコードされています。

さらに、プロテインキナーゼAは多くの細胞プロセスにおいて重要な役割を果たします。細胞周期や増殖、代謝、神経インパルスの伝達、細胞骨格の再構築、筋収縮、細胞生存およびその他の細胞プロセスの調節に関与しています。PKAは、PKA調節サブユニット（PKA-reg）のタイプに応じて、細胞質内または細胞構造や小器官に関連付けられることがあります。PKAは、Aキナーゼアンカープロテイン（AKAP）と呼ばれる特定のタンパク質によって細胞内の特定の場所に固定されています。さらに、AKAPはPKAの調節やPKAの活性を制御することにも関与する可能性があります。リボソームタンパク質S6キナーゼ90kDaポリペプチド1（p90RSK1）は、PKAがcAMPに結合する能力を調節する可能性があります。非活性p90RSK1はPKA調節型Iサブユニットと相互作用します。逆に、活性p90RSK1はPKA触媒サブユニット（PKA-cat）と相互作用します。p90RSK1がPKA-regに結合すると、PKA-regとPKA-catの相互作用が減少し、活性p90RSK1がPKA-catに結合すると、PKA-catとPKA-regの相互作用が増加し、cAMPがPKAを刺激する能力が減少します。さらに、PKA-catは3-ホスファイノシチジン依存性プロテインキナーゼ-1（PDK-1）、プロテインキナーゼ（cAMP依存性、触媒）阻害剤（PKI）、プロテインホスファターゼ1、調節（阻害剤）サブユニット1B（DARPP-32）によって調節される可能性があります。

また、PKA調節のcAMP非依存経路が2つあります。一つは、B細胞におけるカッパ軽鎖ポリペプチド遺伝子エンハンサー阻害因子（I-kB）依存性カスケードです。特定のプールのPKA-catは、I-kBアルファおよびベータ（NFKBIAおよびNFKBIB）と複合体を形成しています。基底条件下では、NFKBIAおよびNFKBIBはPKA-catアルファを非活性状態に保持し、おそらくそのATP結合部位をマスクすることによって行われます。NFKBIAおよびNFKBIBのリン酸化と分解は、PKA-catアルファの放出と活性化をもたらします。この経路は、血管活性ペプチドに対する一般的な応答である可能性があります。もう一つは、トランスフォーミング成長因子ベータ（TGF-beta）/SMADファミリーのメンバー3および4（SMAD3およびSMAD4）を介して実現されます。活性化されたSMAD3はSMAD4に結合し、この複合体はPKA-regに結合します。これにより、PKA-catが放出され、下流のターゲット遺伝子が活性化されます。

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