下列有關蛋白激酶 A（protein kinase A ）活化的描述，何者正確？

本題觀念：

本題考查蛋白激酶 A (Protein Kinase A, PKA) 的結構與活化機制。PKA 是一種依賴環腺苷酸 (cAMP) 的絲胺酸/蘇胺酸激酶 (Serine/Threonine kinase)，在細胞訊息傳遞路徑（如 G protein-coupled receptor 下游）中扮演核心角色。

選項分析

• A. 需要 cAMP 結合其 R 次單元 (正確)

  • 機制：PKA 全酶 (Holoenzyme) 由兩個調節次單元 (Regulatory subunits, R) 和兩個催化次單元 (Catalytic subunits, C) 組成四聚體 (R2C2)。在未活化狀態下，R 次單元會結合並抑制 C 次單元的活性。
  • 活化過程：當細胞內 cAMP 濃度上升時，cAMP 分子會結合到 R 次單元上（每個 R 次單元通常有兩個 cAMP 結合位）。這會導致 R 次單元發生構形改變，使其對 C 次單元的親和力下降，進而釋放出具活性的 C 次單元。
  • 結論：這是 PKA 活化的標準機制。

• B. 需要 cAMP 結合其 C 次單元 (錯誤)

  • cAMP 是結合在 R 次單元 (Regulatory subunit) 上，而非 C 次單元。C 次單元是負責催化磷酸化的部位，被釋放後才具有活性。

• C. 需要鈣離子結合其 R 次單元 (錯誤)

  • 鈣離子 (Ca²⁺) 主要調控的是蛋白激酶 C (PKC) 或鈣調蛋白依賴性激酶 (CaMK)。雖然鈣離子訊號路徑可能與 cAMP 路徑有交互作用（crosstalk），但鈣離子不是 PKA 的直接活化配體。

• D. 需要鈣離子結合其 C 次單元 (錯誤)

  • 同上，鈣離子不直接結合 PKA 的次單元來啟動其活化。

答案解析

正確答案為 (A) 需要 cAMP 結合其 R 次單元。 PKA 的活化依賴於第二信使 cAMP 結合至調節 (Regulatory, R) 次單元，解除其對催化 (Catalytic, C) 次單元的抑制，釋放出的 C 次單元隨即對下游受質進行磷酸化。

核心知識點

考生應掌握以下 G蛋白偶聯受體 (GPCR) - cAMP - PKA 訊息傳遞路徑 的關鍵步驟：

1. 配體結合：激素（如腎上腺素、升糖素）結合 GPCR。
2. G蛋白活化：Gαs 次單元活化 腺苷酸環化酶 (Adenylyl Cyclase, AC)。
3. cAMP 生成：AC 將 ATP 轉化為 cAMP。
4. PKA 活化：cAMP 結合 PKA 的 R 次單元 $\rightarrow$ 釋放活化的 C 次單元。
5. 下游效應：C 次單元進入細胞核磷酸化轉錄因子 (如 CREB) 或在細胞質磷酸化代謝酵素 (如 Glycogen phosphorylase kinase)。

參考資料

1. Protein Kinase A Activation: NIH/National Library of Medicine (NCBI Bookshelf). "cAMP-Dependent Protein Kinase (PKA)".
2. PKA Structure and Function: Taylor SS, et al. "Signaling through cAMP and cAMP-dependent Protein Kinase." Nature Reviews Molecular Cell Biology.