PRKACA

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PRKACA(Protein Kinase cAMP-Activated Catalytic Subunit Alpha),编码蛋白激酶 A (PKA) 的催化亚基 α。PKA 是真核细胞中 cAMP 信号通路的核心效应酶,负责将激素(如 ACTH、胰高血糖素)的信号转化为细胞内的代谢和转录反应。在静息状态下,PRKACA 被调节亚基(如 PRKAR1A)抑制;当胞内 cAMP 水平升高时,它被释放并激活。在临床医学中,PRKACA 是内分泌肿瘤和肝脏罕见肿瘤的关键驱动基因:其热点突变(L206R)是导致非 ACTH 依赖性库欣综合征(皮质醇增多症)的主要原因;而其与 DNAJB1 的基因融合(DNAJB1-PRKACA)则是纤维板层肝细胞癌 (FL-HCC) 的特征性分子标志。

PRKACA (PKA-Cα) · 基因档案
Gene & Protein Profile (点击展开)
丝氨酸/苏氨酸激酶 / cAMP 效应子
基因符号 PRKACA
全称 Protein kinase cAMP-activated catalytic subunit alpha
染色体位置 19p13.12
Entrez ID 5566
HGNC ID 9380
UniProt P17612
分子量 ~40 kDa
关键通路 cAMP-PKA-CREB

分子机制:从抑制释放到失控激活

PRKACA 的活性受到极其精密的变构调控,其致病机制主要涉及这种调控的破坏:

  • 正常激活循环: PKA 全酶是一个四聚体,由两个催化亚基(C,如 PRKACA)和两个调节亚基(R,如 PRKAR1A)组成。R 亚基结合并封闭 C 亚基的活性位点。当 4 个 cAMP 分子结合到 R 亚基上时,R 亚基发生构象改变并释放 C 亚基。游离的 PRKACA 随即磷酸化 CREB 等转录因子,启动基因表达。
  • L206R 突变机制(肾上腺腺瘤): 第 206 位的亮氨酸(Leu)位于 C 亚基与 R 亚基结合的疏水口袋中心。突变为带正电荷、体积巨大的精氨酸(Arg)后,产生了空间位阻和电荷排斥,导致 C 亚基无法被 R 亚基结合和抑制。结果是 PRKACA 在没有 cAMP 信号的情况下也处于持续激活状态(Constitutive Activation),导致肾上腺皮质细胞无限增殖并过量分泌皮质醇。
  • DNAJB1-PRKACA 融合机制(肝癌): 在 FL-HCC 中,19 号染色体上的约 400kb 缺失导致热休克蛋白基因 DNAJB1 的启动子和第一外显子与 PRKACA 的激酶结构域融合。DNAJB1 作为一个高表达的看家基因,不仅大幅提高了融合蛋白的表达量,其 N 端结构域还可能改变了 PKA 的底物特异性或稳定性,驱动肝细胞癌变。

临床景观:库欣综合征与罕见肝癌

PRKACA 突变具有极强的组织特异性,主要影响肾上腺和肝脏,定义了两种截然不同的疾病。

疾病类型 变异特征 临床特征
分泌皮质醇的肾上腺腺瘤 (CPA) 体细胞 L206R (~40-60%) 导致 ACTH 非依赖性库欣综合征(满月脸、水牛背、高血压)。PRKACA L206R 突变型腺瘤通常体积较小,但分泌功能极强,导致严重的临床症状。术后预后良好。
纤维板层肝细胞癌 (FL-HCC) DNAJB1-PRKACA 融合 (~100%) 一种罕见的肝脏恶性肿瘤,多发于无肝硬化背景的青少年或年轻成人。该融合基因是 FL-HCC 的病理诊断金标准。肿瘤通常生长缓慢,但易复发。
原发性色素性结节性肾上腺皮质病 (PPNAD) 基因扩增 / 少见突变 虽然 PPNAD 主要由 PRKAR1A(Carney 综合征)失活突变引起,但在少数散发病例中发现了 PRKACA 的基因重复或激活突变。

治疗策略:外科为主,靶向为辅

目前,针对 PRKACA 驱动的疾病,手术切除仍是标准治疗,直接靶向 PKA 的药物仍处于探索阶段。

  • 手术切除:
    对于肾上腺腺瘤引起的库欣综合征,单侧肾上腺切除术可完全治愈,且由于 PRKACA 突变多为良性腺瘤,复发罕见。对于 FL-HCC,积极的手术切除(包括肝移植)是唯一可能治愈的手段。
  • PKA 抑制剂 (试验性):
    虽然 PRKACA 是激酶,但由于 PKA 在心脏和全身代谢中的功能过于广泛(管家基因),开发系统性的 PKA 抑制剂面临巨大的毒性挑战。目前尚无获批药物。
  • 靶向融合蛋白 (FL-HCC):
    针对 DNAJB1-PRKACA 融合蛋白的特异性抑制剂(利用融合界面的新抗原或特定构象)是 FL-HCC 研究的热点。此外,由于 PKA 通路激活常伴随 FGFR 或 mTOR 通路的改变,联合使用激酶抑制剂可能有效。

关键关联概念

  • 库欣综合征: L206R 突变是其重要的分子病因。
  • DNAJB1: 形成 FL-HCC 致癌融合的伴侣基因。
  • cAMP 信号通路: PRKACA 是该通路的核心执行者。
  • GNAS: G 蛋白α亚基,其突变(McCune-Albright 综合征)位于 PRKACA 上游,产生类似的表型。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Beuschlein F, et al. (2014). Constitutive activation of PKA catalytic subunit in adrenal Cushing's syndrome. New England Journal of Medicine (NEJM).
[学术点评]:里程碑式发现。在超过 1/3 的皮质醇分泌腺瘤中鉴定出 PRKACA L206R 突变,完美解释了该病的发生机制(R 亚基无法抑制 C 亚基),改变了肾上腺肿瘤的遗传学认知。

[2] Honeyman JN, et al. (2014). Detection of a recurrent DNAJB1-PRKACA chimeric transcript in fibrolamellar hepatocellular carcinoma. Science.
[学术点评]:罕见病突破。在 100% 的 FL-HCC 病例中发现了 DNAJB1-PRKACA 融合,将其确立为这种神秘肝癌的单一驱动因素,为精准诊断提供了绝对依据。

[3] Cao Y, et al. (2014). Somatic mutations in PRKACA in cortisol-producing adenomas. Nature Genetics.
[学术点评]:中国团队的贡献。独立发现了 PRKACA L206R 突变在亚洲 CPA 患者中的高流行率,并深入探讨了其与临床表型(更严重的皮质醇增多)的相关性。

[4] Taylor SS, et al. (1990). cAMP-dependent protein kinase: framework for a diverse family of regulatory enzymes. Annual Review of Biochemistry.
[学术点评]:结构生物学经典。Susan Taylor 教授解析了 PKA 催化亚基的晶体结构,为后来理解 L206R 如何通过空间位阻破坏全酶组装提供了结构基础。

[5] Goh, G., et al. (2014). Recurrent activating mutation in PRKACA in cortisol-producing adrenal tumors. Nature Genetics.
[学术点评]:验证性研究。进一步确认了 L206R 是肾上腺皮质腺瘤中最常见的体细胞突变,并排除了其在其他肾上腺病变中的存在,强调了其诊断特异性。

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