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The familiy of protein kinases

Protein kinases represent the second largest familly of proteins in higher cells. It is estimated that about 1-2% of human genes encode for protein kinases and that the total of protein kinases may reach nearly a number of thousand after the final sequencing of the human genome.

Protein kinases are divided in two groups following their specificity: One group phosphorylates proteins containing the amino acids serine and/or threonine, the other one phosphorylates only proteins containing tyrosines. However, there are also some protein kinases known which are able to phosphorylate both serine, threonine as well as tyrosine residues, respectively.


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What does a protein kinase do ?

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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