β-肾上腺素受体激酶 1

BARK 是一种无处不在的细胞溶酶，专门磷酸盐的活化形式的β-2肾上腺素受体（ADRB2;109690）及相关的G蛋白耦合受体（宾夕法尼亚和贝诺维奇，1994年）。

• 克隆和表达
贝诺维奇等人（1991年）使用牛皮cDNA筛选人类视网膜库并隔离人类cDNA。他们表明，它编码的蛋白质689氨基酸与整体98%氨基酸和92.5%核苷酸标识与牛树皮。

• 基因功能
Fan和Maluk（2003年）指出，G蛋白耦合受体的脱敏调节多态核白细胞（PMNs）的数量，以及它们与病原体或目标细胞接触时的活力和能力，这种脱敏是由GRKs调解的。他们发现MIP2（CXCL2：139110）通过 PI3KG（PIK3CG）诱导 PMN 中的 GRK2 和 GRK5（600870）表达：601232）信号。然而，脂聚糖（LPS），通过TLR4（603030）信号，通过MEK1（176872）/MEK2（601263）进行调解，转录下调节GRK2和GRK5的表达，以响应MIP2，从而减少化疗受体脱敏，显著增加PMN迁移。因此，LPS 激活的 TLR4 信号通过以 GRK2 和 GRK5 依赖的方式调节化疗受体的表达来调节 PMN 迁移。

洛伦茨等人（2003年）证明，英国皇家空军激酶抑制蛋白（RKIP：604591）是GRK2的生理抑制剂。在刺激G蛋白耦合受体后，RKIP脱离其已知目标RAF1（164760），与GRK2关联并阻止其活性。此开关由蛋白激酶 C（PKC; 参见176960）触发，该开关依赖于 SERIP 在丝氨酸-153 上的磷化。Lorenz等人（2003年）得出结论，他们的数据在信号转导中划定了一个新的原理：通过激活PKC，通过从RAF1中去除抑制剂和阻断受体内化来增强传入受体信号。这种机制的生理作用表现在心肌细胞中，其中RKIP的下限抑制β-肾上腺信号和收缩活动。

王等人（2004年）报告说，多域蛋白脊髓素（603325）对抗与G蛋白耦合受体（GPCR）介质信号和贩运相关的多种抑制素功能。通过阻断GRK2与受体-G-β-伽马复合物的关联，脊柱蛋白可减少抑制素稳定受体磷酸化、受体内分泌和内分泌后线粒体活性蛋白激酶（MAPK）活性的加速。脊柱嗜血性小鼠比野生型小鼠更敏感，通过刺激α-2肾上腺素受体（见104210）而抑制素-3（301770）消除小鼠的抗药性更强，这表明信号促进，而不是信号终止，逮捕的作用对某些反应途径更重要。王等人（2004年）得出结论，GPCR与脊柱蛋白和逮捕素的相互作用是微调复杂受体排列的细胞信号和反应的监管机制。

陈等人（2004年）发现，2个分子与哺乳动物平滑（SMO：601500）以激活依赖的方式： Grk2 导致烟雾的磷化，和β-逮捕素-2（ARRB2：107941）融合到绿色荧光蛋白与烟雾相互作用。这 2 个过程促进单层涂层坑中烟雾的内分泌。Ptc（601309）抑制 Arrb2 与 Smo 的关联，这种抑制在用 Sh（600725）治疗的细胞中缓解。刺激的烟雾激动剂和烟雾拮抗剂（环丙胺）抑制了 Grk2 的烟雾磷化和 Arrb2 与 Smo 的相互作用。陈等人（2004年）认为Arrb2和Grk2因此成为激活Smo信号的潜在调解人。

Raveh等人（2010年）表明，GRK2负责GIRK1钾通道的短期脱敏（KCNJ3：601534）和GIRK4（KCNJ5：600734））脱敏孤立于GRK2激酶活性，但取决于GRK2结合G蛋白β-伽马子单元的能力。GRK2 对 G 蛋白β-伽马子单元的封存似乎通过竞争可用的β-伽马子单元池来抑制通道活动。

淋巴细胞从淋巴器官中喷出，以响应磷酸（S1P）：几分钟后，他们从血液中迁移到组织对S1P梯度。Arnon等人（2011年）表明，异质GRK2在S1P受体-1（S1PR1）的下调节中起着作用：601974）在血暴露淋巴细胞上。在没有GRK2的情况下，从血液到淋巴结的T细胞和B细胞运动减少，但在缺乏S1P的小鼠中恢复。在脾脏中，富含血液的边缘区和卵泡之间的B细胞运动被GRK2缺乏和S1PR1脱敏图案的突变所破坏。此外，Arnon等人（2011年）发现系统性抗原进入卵泡受到损害。因此，GRK2依赖S1PR1脱敏使淋巴细胞能够逃离循环流体并迁移到淋巴组织。

• 基因结构
佩恩和贝诺维奇（1994年）报告说，ADRBK1基因跨越约23千克，由21个外星组成，被20个内在子中断。Exon 大小范围从 52 个基点（Exon 7）到超过 1，200 bp（外孔 21）;intron 尺寸范围从 68 bp（Intron L）到 10.8 kb（Intron A）。一个主要的转录开始站点被认为位于启动 ATG 上游大约 246 bp。对5个主要侧翼/促进区域的序列分析显示了哺乳动物家政基因的许多特征：缺少TATA框子、没有或没有标准定位的CAAT框子、高GC含量以及Sp1结合部位的存在。5个主要侧翼区域（超过80%）的GC含量极高，有助于将该地区定义为CpG岛，该岛屿可能是基因表达的主要调节器。

• 生化特征
晶体结构

洛多夫斯基等人（2003年）用G蛋白β-1（139380）/伽马-2（606981）子单元确定了牛GRK2的晶体结构。结果表明 GRK2 的 3 个领域 - RGS（G 蛋白信号调节器）的同源性，蛋白激酶和普利克斯特林同源域-整合各自的活动，并招募酶到细胞膜的方向，不仅有利于受体磷酸化，而且还允许同时抑制信号由G-α（见139320）和G-β/伽马子单元。

GRK2通过磷酸化活化六角蛋白受体和封存异质G蛋白，在G蛋白耦合受体信号的脱敏中起着关键作用。Tesmer等人（2005年）报告了G-α-q（600998）和G-β-伽马的复合体GK2的原子结构，其中Gq的激活G-α亚基与G-β-伽马完全分离，并显著地从其在非活性G-α-β-伽马异质体中的位置重新定位。G-α-q 与 G 蛋白信号（RGS）同源域的 GRK2 调节器形成类似效果器的相互作用，该调节器不同于且不与用于结合 RGS 蛋白质的调节器重叠。

• 映射
通过研究保留各种人类染色体和染色体部分的啮齿动物/人类杂交细胞，Benovic等人（1991年）证明ADRBK1基因与11号染色体的长臂分离，中间体为11q13，即11cen-q13。贝诺维奇等人（1991年）将同源基因对应到小鼠染色体19。

• 动物模型
心力衰竭伴有严重受损的β-肾上腺受体（β-AR）功能，包括受体密度损失和其余受体功能脱钩。β-AR功能快速脱敏的一个重要机制是β-AR激酶（β-ARK1）的激动刺激受体磷酸化，这种酶已知在衰竭的人类心脏组织中被升高。为了调查β-AR功能的改变是否有助于心肌衰竭的发展，Rockman等人（1998年）将转基因小鼠与β-ARK1肽抑制剂或β-2-AR的心脏受限过度表达配合成穆林心力衰竭的基因模型。他们发现，抑制剂的过度表达阻止了心力衰竭这种阴暗模型中心肌病的发展。研究结果将β-AR与G蛋白的异常耦合牵连在心脏衰竭的发病机制中，并指指了抑制β-ARK1作为一种新型治疗模式的制剂的发展方向。

为了确定BARC1的抑制是否足以挽救严重心力衰竭的模型，哈丁等人（2001年）与转基因小鼠过度表达Barc1的肽抑制剂，而转基因小鼠过度表达钙精（Csq，或CASQ1：114250））Csq小鼠患有严重的心肌病，存活时间明显缩短。相比之下，同样过度表达Bark1肽抑制剂的Csq小鼠在平均存活时间上显著增加，心脏扩张较少，心脏功能显著改善。通过慢性治疗，通过β-肾上腺素受体拮抗剂元蛋白，显著提高了双转基因小鼠的存活率。因此，在严重心肌病的小鼠模型中，对 Bark1 抑制剂的过度表达导致存活率显著延长，心脏功能得到改善，这种效果可以通过β-阻滞剂治疗增强。数据表明，既定的心脏衰竭治疗与BARD1抑制策略之间具有显著的协同作用。

斯普尼等人（2002年）确定，在表达内源性或外源性甲状旁腺激素受体-1（PTHR1）的细胞中，GRK2（GRK2-CT）的C终点站，表达一种占主导地位的负GRK结构。168468）导致 PTHR1 的激动剂诱发磷化减少，随后信号增强。为了确定GRK抑制对体内骨骼形成的影响，他们开发出了转基因小鼠，其表达方式为GRK2-CT，针对成熟的骨细胞。转基因小鼠表现出骨质和骨质疏松剂活性的增加以及骨蛋白（OPG）的改变：602643）和 OPG 配体（602642） mRNA 水平在小鼠卡尔瓦里亚。虽然转基因小鼠的骨骼形成和骨吸收都得到了增强，但转基因的净效应是合成代谢的，骨密度和血管骨量的增加就证明了这一点。

刘等人（2005年）提出证据，表明GRK2在胆管结节引起的肝窦内皮损伤和门户高血压的大鼠模型中，在肝血管动力学中发挥作用。从受影响的动物中分离出来的鼻窦内皮细胞增加了GRK2水平，降低了磷酸蛋白激酶AKT（164730）和eNOS（163729）的水平，并降低了一氧化氮的血管吸附剂水平（NO）。进一步分析表明，GRK2的C终点站与AKT的磷化和激活有关，并抑制了AKT的激活。GRK2的基因沉默使用siRNA在受伤的鼻窦内皮细胞恢复AKT活性，并导致增加无生产。刘等人（2005年）还发现，与野性小鼠相比，异质Grk2小鼠的磷酸化Akt水平增加，门户高血压减少。刘等人（2005年）提出了一种机制，即内皮细胞损伤后GRK2的上调直接抑制AKT的磷酸化，导致eNOS的激活减少，NO的产量下降，导致门户高血压。

在心力衰竭的两种模型中，Csq小鼠和心肌梗塞后大鼠Lymperopoulos等人（2007年）在肾上腺中发现了大量α-2肾上腺受体（见104210）调节不良，由 Grk2. 肾上腺特异性 Grk2 抑制逆转α-2 肾上腺受体调节不良引起的，导致血浆儿茶酚胺水平降低，心脏β-肾上腺受体信号和功能改善，并增加α-2-肾上腺受体激动剂的共病解功效。林佩罗普洛斯等人（2007年）认为，GRK2抑制的共生作用可以抵消心脏衰竭的慢性有害同情过度刺激，并改善其失语储备。