当人体中的细胞感觉到环境的变化时，激酶可以帮助它们做出反应。这些特殊的酶激活蛋白质，在细胞内传播信号，最终改变其功能。然而，如果科学家想要了解特定激酶的作用 - 并且有数百种激酶 - 他们必须首先了解它针对哪种蛋白质。在大多数情况下，这是未知的。
在对人体中300多种激酶的新分析中，耶鲁大学的研究人员揭示了这些酶更有可能靶向哪些蛋白质的新见解。他们说，他们的发现将导致对人类生物学的更深入理解，并确定疾病治疗的目标。
研究结果发表在《自然》杂志上。
激酶是促进称为磷酸化过程的酶。从本质上讲，激酶募集一小块称为磷酸基团的分子，该分子由一个磷原子和四个氧原子组成，并帮助将其附着到称为磷酸化位点的蛋白质的特定区域。
“当蛋白质被激酶磷酸化时，就会打开一个开关，可以改变蛋白质的活性或它在细胞中的位置。它可以以多种方式改变蛋白质的功能，“耶鲁大学医学院药理学副教授，该研究的共同资深作者Benjamin Turk说。其他共同资深作者是麻省理工学院的Michael Yaffe和威尔康奈尔医学院的Lewis Cantley。
人体中超过500种激酶作用于数十万个磷酸化位点。Turk说，这种多样性说明了磷酸化对细胞过程的重要性。
“但是不知道哪些激酶与哪些磷酸化位点一起是一个巨大的知识差距，“他补充说。
为了填补这一空白，Turk和他的同事们专注于激酶如何识别其靶标。蛋白质由氨基酸组成，其中有20种;激酶识别磷酸化位点周围的短氨基酸串。在这项研究中，研究人员使用所有可能的氨基酸组合将不同的氨基酸串放在一起，并测量了不同激酶磷酸化每个氨基酸串的速度。
“通过观察哪些链磷酸化最快和最慢，它告诉你哪些氨基酸序列受到特定激酶的青睐或不利，“Turk说。
Turk说，在一个有趣的发现中，研究人员发现一些磷酸化位点在其已知的激酶中得分很低。但他们在其他激酶方面的得分要差得多。
“我们认为在这种情况下，磷酸化位点可能会进化为逃避错误的激酶，而不是增加正确激酶的识别，“他说。“这告诉我们更多关于这些系统中如何产生特异性的信息。
这项新研究产生了一个其他研究人员现在可以使用的在线资源。那些想知道他们感兴趣的激酶可能磷酸化的人 - 或者他们感兴趣的蛋白质被什么激酶磷酸化 - 可以使用搜索引擎，根据研究结果生成可能选项的排名列表。
这些结果也为Turk实验室的另一个项目提供了信息，该项目的研究人员正在探索一小群称为丝裂原活化蛋白激酶或MAP激酶的激酶。这些激酶中的每一种在人体中都具有非常不同的作用，尽管它们在分子上彼此非常相似。
在发表在《科学信号》杂志上的第二项研究中，Turk和他的同事 - 包括主要作者Guangda Shi，他在Turk实验室作为研究生进行这项研究，现在在宾夕法尼亚大学 - 描述了不同的MAP激酶如何靶向其蛋白质及其不同的效果。他们说，这项工作有助于阐明细胞中的信号通路如何像它们一样特异性，并可能对理解和治疗癌症等疾病产生影响。
“某些MAP激酶在癌症中经常被过度激活，它们已成为治疗的药物靶标，“Turk解释说。“了解激酶如何以及在哪里起作用将有助于我们更深入地了解它们的信号通路。这将使我们深入了解各种生物学功能以及它们在疾病中出错的地方。
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