蛋白激酶是一类能够催化蛋白质磷酸化反应的酶，在细胞的生命活动中扮演着极为重要的角色。它通过将ATP的磷酸基团转移到底物蛋白特定的氨基酸残基上，改变蛋白质的活性和功能，从而对细胞的各种生理过程进行精细调控。
蛋白激酶在细胞信号传导中起着核心作用。细胞外的信号分子，如激素、生长因子等，与细胞膜上的受体结合后，会激活一系列的蛋白激酶级联反应。这些反应就像多米诺骨牌一样，一个蛋白激酶激活下一个蛋白激酶，形成信号传导通路。例如，在MAPK信号通路中，外界刺激激活受体后，依次激活Raf、MEK和ERK等蛋白激酶，将信号从细胞表面传递到细胞核内，调节基因的表达，从而影响细胞的增殖、分化和存活等过程。如果蛋白激酶的活性异常，信号传导通路就会紊乱，可能导致肿瘤、心血管疾病等多种疾病的发生。
细胞周期的精确调控对于细胞的正常生长和发育至关重要，而蛋白激酶在其中发挥着关键作用。不同的蛋白激酶在细胞周期的不同阶段发挥功能，确保细胞周期的有序进行。例如，CDK（细胞周期蛋白依赖性激酶）与细胞周期蛋白结合形成复合物，通过磷酸化作用调节细胞周期相关蛋白的活性，推动细胞从一个阶段进入下一个阶段。在G1期向S期的转变过程中，CDK4/6与细胞周期蛋白D结合，磷酸化视网膜母细胞瘤蛋白（Rb），释放出转录因子E2F，促进与DNA合成相关基因的表达，使细胞进入S期进行DNA复制。如果蛋白激酶的功能失调，细胞周期可能会失控，导致细胞过度增殖或凋亡异常。
蛋白激酶参与了细胞内多种代谢途径的调节。它可以通过磷酸化作用调节代谢酶的活性，从而影响代谢反应的速率和方向。例如，在糖代谢中，蛋白激酶A（PKA）可以磷酸化糖原合成酶和糖原磷酸化酶，抑制糖原合成，促进糖原分解，使血糖水平升高。在脂代谢中，蛋白激酶也可以调节脂肪酸合成和氧化相关酶的活性，维持细胞内脂质代谢的平衡。此外，蛋白激酶还可以通过调节胰岛素信号通路，影响细胞对葡萄糖的摄取和利用，对整体代谢稳态的维持起着重要作用。
细胞骨架是细胞内的一种动态结构，对于细胞的形态维持、运动和物质运输等过程至关重要。蛋白激酶可以通过磷酸化作用调节细胞骨架相关蛋白的活性和相互作用，从而影响细胞骨架的动态变化。例如，肌球蛋白轻链激酶（MLCK）可以磷酸化肌球蛋白轻链，调节肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用，影响细胞的收缩和运动。此外，一些蛋白激酶还可以调节微管相关蛋白的磷酸化状态，影响微管的组装和稳定性，从而参与细胞内物质运输和有丝分裂等过程。
在免疫系统中，蛋白激酶也发挥着重要作用。免疫细胞的活化、增殖和分化等过程都离不开蛋白激酶的参与。例如，在T细胞和B细胞的活化过程中，抗原与受体结合后，会激活一系列的蛋白激酶，如Lck、ZAP - 70等，启动免疫信号传导通路，促进免疫细胞的活化和增殖。此外，蛋白激酶还可以调节免疫细胞的功能，如调节细胞因子的分泌和吞噬作用等。在自身免疫性疾病中，蛋白激酶的异常激活可能导致免疫系统攻击自身组织，引发疾病。因此，蛋白激酶成为了开发免疫治疗药物的重要靶点。
