作者:约翰·休伊特
（同organic）有机 电子传递链的激酶控制
信用:V
Kotrasová et
亚拉巴马州
doi: 10
3390/life11020082 人类细胞基因组包含500多种激酶，几乎占我们所有基因的2%
目前无法测量任何细胞的整个蛋白质组的磷酸化状态，甚至磷酸化潜力
另一方面，线粒体仅使用25种激酶
此外，至少根据最新版本的有丝分裂数据库，他们的整个蛋白质组只包含1136种蛋白质
由于线粒体保留了在胞质溶胶和细胞核中发现的许多所谓中枢教条和其他关键代谢过程的各自版本，它们代表了宿主细胞更易处理的微观世界
鉴于这些事实，现在是提问的时候了:我们现在能完全理解在线粒体基因组中发现的所有相互作用的范围吗？ 在《生命》杂志最近的一篇综述中，研究人员定义了线粒体蛋白质磷酸化的当前技术水平
蛋白质组学研究表明，约40%的细胞器蛋白质组被激酶翻译后修饰
对线粒体磷酸化状态越来越精细的报酬是否提供了可操作的知识——或者在混乱的数据泥潭下崩溃堡垒——的严峻考验是它能告诉我们关于健康和疾病的什么
换句话说，线粒体基因组目前揭示了什么，可能有助于解决癌症、糖尿病、心脏功能障碍、衰老和神经退行性或罕见疾病？ 一出门，我们就想知道几件事
激酶的位置，无论是在基质中，在内膜或外膜中，还是在膜间空间，都揭示了它可能作用于什么样的伴侣
通常，人们可以通过观察特定的线粒体定位序列来确定进入线粒体的模式，该序列将线粒体定位于不同膜上的特定转运蛋白
不幸的是，大多数线粒体激酶甚至没有任何可言的MLS，因此它们必须找到更有创造性的方法来接近线粒体
例如，一些激酶劫持嵌入外膜的蛋白质，并将其用作最终通过的支架
胞质Jun N末端激酶以这种方式与膜结合的Sab蛋白相互作用，Sab蛋白本身是p38 MAPK的底物
类似地，环磷酸腺苷依赖性蛋白激酶A (PKA)可以通过蛋白激酶锚定蛋白AKAP1停靠在外膜上
AKAP1蛋白也被AMPK磷酸化，它也有另外两种线粒体底物，ACC2(乙酰辅酶a羧化酶2)和线粒体分裂因子(MFF)
到目前为止，唯一被发现拥有真MLS序列的激酶是PINK1、PAK5 (p21激活激酶5)和肌酸激酶
激酶可以通过两种重要方式控制线粒体输入过程
它们要么在蛋白质被导入前磷酸化线粒体信号前序列，要么直接修饰TIM-TOM转运子、PAM(蛋白质导入运动)复合体或SAM(分类和组装机器)的导入蛋白质
外膜除了上述提到的以外，还含有其他丝氨酸/苏氨酸特异性激酶，即ERK1/2、CDK5、LRRK2、mTOR、CAMK、CDK11、酪蛋白激酶1和2 (CK1，CK2)和蛋白激酶C的三种亚型(PKC α、PKC δ和PKC ε)
线粒体中类固醇激素的合成受胆固醇从外膜向内膜转移的速率限制
在激素刺激下，类固醇生成急性调节蛋白(StAR)在线粒体融合时从内膜或外膜移动，在那里它被PKA和ERK1/2的双重作用激活。
StAR的共有丝氨酸磷酸化位点在所有真核生物中都是保守的
另一个关键的磷酸化控制的代谢过程在线粒体内膜上的丙酮酸脱氢酶复合体展开
PDC是已知的最大和最复杂的多酶系统之一，其活性由多个可逆磷酸化控制
也许最重要的激酶控制的线粒体功能是氧化磷酸化
作者对呼吸链所有五个复合体的全球磷酸化情况进行了有趣的分析
人们可以通过激活蛋白酶来控制呼吸链中的电子通过量，所述蛋白酶控制有多少复合物是活性的
这些相同的蛋白酶也控制蛋白质的输入，因为它们在蛋白质进入时切割MLS信号以激活和折叠蛋白质
一种越来越流行的理解激酶动力学的方法是模拟
数值方法不仅可以精确模拟激酶和可及的磷酸化位点，还可以精确模拟局部可扩散池中磷酸基团的消耗和生成
然而，很难忽视这样一个事实，即化学基序磷酸化，复合物V ATPase的面包和黄油，将倾向于在线粒体的狭窄范围内控制磷酸盐动力学，淹没底物水平磷酸化对小分子和蛋白质的贡献，并使精确模拟变得困难
为了了解我们在这里讨论的背景腺苷二磷酸到三磷酸腺苷磷酸化的规模，考虑我们呼吸的大部分氧气在复合体ⅳ转化为H2O
这是通过向每个氧分子中添加两个电子和两个氢离子，使每个O2分子中有四个电子来实现的
对整个人体来说，仅复合物四的总电子电流就将超过100安培
人们可能会假设一个70公斤的人所需的能量大约在10，000千焦左右
如果镁三磷酸腺苷水解的标准自由能δG0’为~30
5kj·mol-1，我们将讨论每天约328 mol或165 kg三磷酸腺苷的个人需求
由于人体只含有约50克的三磷酸腺苷，每个三磷酸腺苷分子每天将被合成和水解超过3000次
线粒体基因组活动的全部范围正在迅速显现
细胞核和有丝分裂核糖体现在被认为是控制DNA维护和修复、转录和蛋白质合成的重要激酶靶点
稍微宏观一点的活动，包括融合、分裂、有丝分裂和细胞凋亡，都至少部分受磷酸化控制
将这些发现转化为直接的医学益处，正如已经对特定的胞质激酶活性所做的那样，现在已经在我们的掌握之中
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