PIP系統(PIP system)

calcium或phosphatidyl inositol(或同時包含兩者)作為二級信差(secondary messenger)
註:phosphatidyl inositol為一種lipid
A. 作用流程:
a. 外來訊號結合上receptor後,會活化鄰近的Gq protein上的α subunit,活化後將GDP置換成GTP
b. α subunit和β、γsubunit分開,Gqα此時接上phospholipase C(PLC,為effector)
c. PIP2此時會被phospholipase C(PLC)水解成DAG及IP3
註:phospholipase C(PLC)是一種會分解PIP2 lipid的水解酶
d. IP3會和內質網上的通道蛋白(IP3-gated Ca2+ transport channel)做結合,打開channel,促使內質網內的Ca2+流到細胞質(cytosol),使細胞質的Ca2+濃度上升,進而可活化許多酵素蛋白,例如:PKC。Ca2+扮演第二信差的角色
註:IP3-gated Ca2+ transport channel為一個由IP3調控的Ca2+的內質網蛋白運輸通道
註:細胞內Ca2+濃度最高的地方就是內質網,其為Ca2+所儲存的地方
e. 被活化的PKC會去尋找目標蛋白,把目標蛋白接上一個磷酸根(Pi)使蛋白活化
f. 訊號結束時IP3需要被移除,此時需由inositol polyphosphate 1-phosphatase幫助水解IP3成為IP2以停止訊息,所水解的是一號碳上的磷酸根

資料來源:羅格斯新澤西州立大學
B. PKC需要三種分子活化
a. Ca2+
b. 來自PIP2水解的DAG
c. PS( Phosphatidylserine)
註:這三種factor同時作用在PKC(protein kinase C)上,才能使之活化,活化的PKC可以進一步磷酸化其他蛋白,以進行許多生理作用
C. 受「Ca2+-攜鈣素複合體」調節的酵素與蛋白
a. 概述:
i. Ca2+除了結合PKC以外還會跟攜鈣素(Calmodulin=CaM)結合
ii. 攜鈣素大約由148個胺基酸所組成(17 KDa),是很小的蛋白質(一般典型的蛋白為50 KDa以上),專用來結合Ca2+
iii. 「Ca2+-攜鈣素複合體」可調節許多酵素活性,活化的Ca2+-攜鈣素複合體會將目標蛋白磷酸化
b. 調控類型分為三種:
i. 自我抑制的AID domain結合在目標蛋白活性區,所以沒有活性。但是當Ca2+/CaM接在AID domain上時就有活性了 <e.g.>CaM-dependent kinases
ii. 原本蛋白質的結構很不整齊,故沒有活性。但是當Ca2+/CaM接上蛋白質後,結構就會變很整齊,於是出現active site,使其具活性,<e.g.>anthrax adenylyl cyclase
iii. 沒有訊號時通道是關閉的,當細胞內Ca2+濃度上升時,Calmodulin會和Ca2+結合,使通道蛋白的次單元打開,讓K+從細胞中流出,所以此機制可調解通道的開關。  <e.g.>K+-channel

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