7-19-2016 updated

PKA は 10 nM 程度の cAMP によって活性化されるリン酸化酵素である（1）。

下の図（英語版 Wikipedia より）の A は活性化機構の概要を示している。Berg の生化学（1）に載っている図と似ているが，やや簡略化されている。以下の説明は，文献 1 に準拠している。

1. 筋肉では，PKA は 49 kDa の調節サブユニット（R）と，38 kDa の触媒サブユニット（C）から成る。
2. cAMP 濃度が低いとき，これらは 2 分子ずつの複合体として存在している。調節サブユニットは，触媒サブユニットが認識する基質配列に似た pseudosubstrate sequence をもっており，ここで結合している。したがって，活性はよくブロックされる。なお，正確には結合は CR-RC のような感じで調節サブユニット同士の結合によって 4 量体が作られている。 
3. 調節サブユニットに cAMP が 2 分子ずつ結合すると，触媒サブユニットから解離する。生じる 2 分子のフリーな触媒サブユニットが酵素活性を示す。

Pseudosubstrate sequence の配列は Arg-Arg-Gly-Ala-Ile であり，基質の認識配列は Arg-Arg-X-Ser-Z or Arg-Arg-X-Thr-Z である（1）。ただし，X は小さいアミノ酸残基，Z は大きな疎水性残基である。Arg の一方は Lys に変わっても良いが，親和性が低下する。

これは，酵素活性を示す部位以外の場所にある物質が結合することで，酵素の活性を調節するというアロステリック阻害 allosteric inhibition の例として有名である。

> PKA の 40 - 280 AA は conserved catalytic core を形成している（1）。

: 原則として全ての kinase で保存されている構造である。

In vitro の実験からはPKA の活性化はグルコース消費を促進すると考えられてきた（3I）。しかし，脳 brain では，以下のように逆の結果も報告されている。しかし，下記の 2 つの論文では cAMP が PKA にのみ作用しているという保証はない。

> db-cAMP 25 nmol を SD rat 脳の striatum に注入すると，2DG-Glc の取り込みが低下する（3R）。

: Dibutylyl cAMP (db-cAMP) は，膜を通過する cAMP analog である。

> PKA 阻害剤 Rp-cAMPS 100 nmol を 脳の striatum に注入すると，グルコース代謝が増大（2R,3R）。

: 自由に運動している Sprague-Daxwley rat で測定している。

: 麻酔中のラットでは Rp-cAMPs の影響が見られないことから，意識との関係を議論している。

: 意識の程度は麻酔の種類で大きく異なるため，さらなる検討が必要。

1. Berg ed. 2006a (Book). Biochemistry, chapter 16. W.H. Freeman and Company, NY. 
2. Hosoi et al. 2005a. MicroPET detection of enhanced 18F-FDG utilization by PKA inhibitor in awake rat brain. Brain Res 1039, 199-202.
3. Hosoi et al. 2001a. The role of the cAMP-PKA system in the short-term regulation of 14 striatal [14C]-2-deoxyglucose uptake in freely moving rats. Brain Res 921, 260-263.