基因總覽
GRK1（G protein-coupled receptor kinase 1）是蛋白質編碼基因，產物屬於蛋白激酶超家族中的 AGC Ser/Thr protein kinase，並歸入 GPRK 子家族。此蛋白質具有 RGS、Protein kinase 與 AGC-kinase C-terminal 結構域；另有 N 端及 C 端區域，C 端末段被註記為無序區。GRK1 是視網膜專一性激酶，主要參與光感受器中的光訊號調節。
基因異名與舊稱
異名取自 HGNC，可能包含歷史名稱；蛋白質名稱以 UniProt 註解為準。
染色體位置與基因結構
查看實際轉錄本與 exon 註解
| Transcript | Genomic coordinates | Exons |
|---|---|---|
| ENST00000335678 ★ | 113,667,219–113,737,736 | 7 |
| ENST00001132298 | 113,667,219–113,740,559 | 7 |
顯示 2/2 個蛋白質編碼轉錄本；canonical 優先。
帶型與著絲點依 Ensembl 座標繪製；核染色體長度以 GRCh38 第 1 號染色體為共同尺度。黃色標記表示本基因位置，細小區間加粗以利辨識；實際基因長度與 exon 見下方資料。
分子功能與生物學過程
在脊椎動物視網膜的桿狀細胞中，GRK1 負責磷酸化 Rhodopsin（RHO），是光訊號快速終止過程中的關鍵激酶。RHO 受光活化後，GRK1 使其磷酸化，促進 S-arrestin（SAG）結合；SAG 隨後阻斷由 transducin 傳遞的 opsin 訊號。這種快速去敏化有助於暗視覺，並使光感受器能迅速適應照明變化。GRK1 也可能參與維持視網膜外核層，但此項角色標示為相似性推論。
其酵素反應以 ATP 為磷酸基來源，可將 Rhodopsin 上的 threonine 或 serine 殘基磷酸化，分別生成 O-phospho-L-threonyl-[rhodopsin] 或 O-phospho-L-seryl-[rhodopsin]，並產生 ADP 與 H⁺。文獻以 Rhodopsin 作為模型受質比較 GRK1 與 GRK7，結果顯示兩者對 ATP 與 Rhodopsin 具有相近的動力學性質。
GRK1 的活性亦可受到磷酸化調節。體外研究顯示，PKA 可磷酸化 GRK1 的 Ser(21)，且此修飾會降低 GRK1 在體外磷酸化 Rhodopsin 的能力。該研究也在 forskolin 處理、以 FLAG 標記 GRK1 的 HEK-293 細胞，以及加入 dibutyryl-cAMP 的牛視網膜桿狀外節中觀察到 GRK1 磷酸化。作者據此提出，桿狀細胞在黑暗中 cAMP 較高時，PKA 可能磷酸化並調節 GRK1；這是研究提出的調控模型，而非來源明確證實的體內因果結論。
在視錐細胞中，GRK1、GRK7 或兩者可能依物種差異參與錐體 opsin 的磷酸化與訊號終止；來源將此描述為推測，不能視為所有物種共有的確定機制。
Promoter 與基因調控
>GRK1 ENST00000335678 GRCh38 chr13:113666219-113667319 strand=1 5′→3′ 相對 TSS：-1000 到 +100 bp；1101 bp 依轉錄本 TSS 擷取的基因組序列；TSS = 0，兩端包含，未驗證為 promoter AGGTGTGTCCAAGATGTACCCCAGGTGTGTCCCAGCTGTCCCAAGTGTGTCTCAGGTGTGCCCCAGGTGT GTTCCAGGTGTTCCCCAGCTGTCCCAGCTGTCCCAGGTCTCAGGTGTGCCCCAGGTGTGTTCCAGGTGTT CACCAGCTGTCCCAGCTGTCCCAGGTCTCAGGTGTGCCCCAGGTATGTTGCAGGTGTTCCCCAGCTGTCC CAGCTGTCCCAGGTGTGTCCCAGGTGTTCCCCAGGTGTGTCCCAGCTGTCCCAGGTGTGTCCCAGATGTG CCCCAGGTGTACCCCAGGTGTTTCTCAGGTGGATTCCAGGTGTGTCCCAGGTGAGCCCCAGCTGTATTCC ATATGCGTCCCTCTGAGTGGGGCCTTGGTTTGATGTAGCTCCGGGGATCTTCTGCTCCCTGGTCCTGGTG TCACCAGCAACTGCCTCTTGACAATCCTGCCTTGCCTGCAAACCCCAGGTGAGAAGAAGACAAATGACTG GGAACTGACCCCTCAGTAAGCGCTGGTGGTCTCACCTACAGACCCCCAGGAAGCTGGTCACTGTGGGCTT CTTTTCCTCTCTAAATTCCTATTATCAGGTGGTTTTCTTTCTCATTTGCTATTTTCTTAAAAATAAAAAT AGGGAAAAACAGCCTTTGTAAATTACGGTTTCTTCCGGCTCCATCCTCTCCGTCAGGCCCACATCCCAAG GAAACAGCAGGCTTGAGCCTGGCTGCTGAAGCCAGGGGCTGGATGGAGCAGCTCAGAACAGAGCTTTGAG TGCCTCTCCAGCCAGGGGCCCCAGAAGCCTGGTGGTTGTTTGTCCTTCTCAGGGGAAAAGTGAGGCGGCC CCTTGGAGGAAGGGGCCGGGCAGAATGATCTAATCGGATTCCAAGCAGCTCAGGGGATTGTCTTTTTCTA GCACCTTCTTGCCACTCCTAAGCGTCCTCCGTGACCCCGGCTGGGATTTAGCCTGGTGCTGTGTCAGCCC CGGGCTCCCAGGGGCTTCCCAGTGGTCCCCAGGAACCCTCGACAGGGCCAGGGCGTCTCTCTCGTCCAGC AAGGGCAGGGACGGGCCACAGGCCAAGGGCAGCAGTCAGGCCTGCTCTGTC
EPDnew 實驗支持 promoter／TSS · 1 筆
| EPDnew ID | TSS（1-based） | 股向 | 來源顯示區間 |
|---|---|---|---|
| GRK1_1 ↗ | 13:113,667,252 | 正股 | 113,667,203–113,667,262 |
EPDnew human v006 · UCSC hg38，GRCh38/hg38，透過 UCSC 取得。TSS 具有 CAGE／RAMPAGE 等實驗資料支持；任意擷取的上下游區間仍需另行判讀調控功能，不能視為整段皆經功能驗證。
EPD 封存狀態 ↗ · UCSC 資料說明 ↗ · EPD team, SIB Swiss Institute of Bioinformatics; UCSC Genome Browser · CC BY 4.0
查看已取得的調控／motif 註解
· motif · 113665327–113665336 · motif
· motif · 113665338–113665347 · motif
· motif · 113665349–113665358 · motif
· motif · 113665380–113665389 · motif
· motif · 113665420–113665429 · motif
· motif · 113665442–113665451 · motif
· motif · 113665495–113665504 · motif
· motif · 113665506–113665515 · motif
· motif · 113665528–113665537 · motif
· motif · 113665570–113665579 · motif
· motif · 113665601–113665610 · motif
· motif · 113665621–113665630 · motif
· motif · 113665663–113665672 · motif
· motif · 113665696–113665705 · motif
· motif · 113665718–113665727 · motif
· motif · 113665738–113665747 · motif
· motif · 113665771–113665780 · motif
· motif · 113665782–113665791 · motif
· motif · 113665835–113665844 · motif
蛋白質結構域與序列
參考蛋白質長度：563 aa
GRK1 長 563 個胺基酸，屬於蛋白激酶超家族的 AGC Ser/Thr protein kinase，並歸入 GPRK 子家族。其第 58–175 位為 RGS domain，第 190–455 位為 Protein kinase domain，第 456–521 位為 AGC-kinase C-terminal domain。N 端第 1–189 位；與 RCVRN 互動的區域位於第 1–15 位。C 端區域從第 456 位延伸至第 563 位，其中第 539–563 位被註記為無序區。
蛋白質三維結構
細胞內定位
GRK1 以脂質錨定形式與膜相關，並定位於光感受器外節的纖毛結構。 其亞細胞定位不受明暗條件改變。
未繪示構造：Membrane；Cell projection, cilium, photoreceptor outer segment。這些構造未在通用細胞圖中標點，仍保留來源定位名稱。
動物細胞結構示意；器官大小與數量不按比例。點選細胞構造可查看定位註解。
交互作用與訊號網絡
拖曳節點後放開可帶動位置變化；點選夥伴查看證據。位置與連線長度不代表結合強度，圖中未推定夥伴彼此之間的關係。
GRK1 的 N 端可與 RCVRN 的 C 端互動，且此互動依賴 Ca²⁺。在 GRK1 經 prenylation 後，它可與 PDE6D 互動；此關係會促進 GRK1 從膜上釋放。GRK1 可能與 RHO、RCVRN 形成 Ca²⁺依賴性複合體；在此情境下，RCVRN 會阻止 GRK1 與 RHO 互動。以上複合體與互動資訊標示為相似性推論。
疾病與遺傳關聯
GRK1 的基因變異與 Oguchi 型先天性靜止性夜盲症（CSNBO2）相關。此疾病為非進展性視網膜疾患，可有夜間視力受損，並常伴隨眼球震顫與近視；Oguchi 型患者也可出現眼底變色及暗適應異常緩慢。來源將此疾病描述為由影響 GRK1 基因的變異所致。
Contextual Functional Evidence Matrix
矩陣以「功能主張」為列，以細胞情境、干預條件、量測結果與證據來源為欄，方便比較同一功能在不同條件下的支持情形。只有含情境與實驗資訊的紀錄會列入矩陣；一般功能註解另列於下方。
功能註解總覽 · 7 筆
| 功能面向 | 功能敘述 | 證據類型 | 可查核來源 |
|---|---|---|---|
| 功能 | GRK1 是視網膜特異性激酶，參與光轉導調節；在桿狀光感受器中，光活化後的 Rhodopsin（RHO）會被 GRK1 磷酸化，促進 S-arrestin（SAG）結合並阻斷 transducin 介導的 opsin 訊號，完成快速去敏化。此作用對暗視覺及光照適應重要；GRK1 也可能參與維持視網膜外核層。 | 含實驗來源 | 證據與來源Retina-specific kinase involved in the regulation of phototransduction, playing a key role in terminating the light-activated rhodopsin (RHO) signal in rod photoreceptors. Following light activation, it phosphorylates RHO, thereby promoting binding of S-arrestin (SAG) which then blocks transducin-mediated opsin signaling. This rapid desensitization is essential for scotopic vision and permits rapid adaptation to changes in illumination (By similarity). May play a role in the maintenance of the outer nuclear layer in the retina (By similarity) PMID 15946941 ↗ |
| 分子活性 | L-threonyl-[rhodopsin] + ATP = O-phospho-L-threonyl-[rhodopsin] + ADP + H(+) | 含實驗來源 | |
| 分子活性 | L-seryl-[rhodopsin] + ATP = O-phospho-L-seryl-[rhodopsin] + ADP + H(+) | 含實驗來源 | |
| 交互作用 | GRK1 可透過 N 端與 RCVRN 的 C 端互作，且此作用依賴 Ca(2+)；GRK1 經 prenylation 後會與 PDE6D 互作，促進其從膜釋出。GRK1、RHO 與 RCVRN 可能以 Ca(2+) 依賴方式形成複合體，而 RCVRN 會阻止 GRK1 與 RHO 互作。 | 推論支持 | 證據與來源Interacts (via N-terminus) with RCVRN (via C-terminus); the interaction is Ca(2+)-dependent (By similarity). Interacts (when prenylated) with PDE6D; this promotes release from membranes (By similarity). May form a complex composed of RHO, GRK1 and RCVRN in a Ca(2+)-dependent manner; RCVRN prevents the interaction between GRK1 and RHO (By similarity) |
| 細胞定位 | GRK1 與膜及脂質錨定相關，位於光感受器外節的纖毛細胞突起；其亞細胞定位不受明暗條件影響。 | 推論支持 | 證據與來源Membrane / Lipid-anchor; Cell projection, cilium, photoreceptor outer segment; Subcellular location is not affected by light or dark conditions |
| 疾病關聯 | GRK1 基因變異與 Oguchi 型第 2 型先天性靜止性夜盲症相關。此非進展性視網膜疾病會造成夜視受損，常伴有眼球震顫與近視；其特徵還包括眼底變色及暗適應異常緩慢。 | 含實驗來源 | 證據與來源Night blindness, congenital stationary, Oguchi type 2 CSNBO2 A non-progressive retinal disorder characterized by impaired night vision, often associated with nystagmus and myopia. Congenital stationary night blindness Oguchi type is associated with fundus discoloration and abnormally slow dark adaptation. The disease is caused by variants affecting the gene represented in this entry MIM: 613411 PMID 17070587 ↗ · PMID 19753316 ↗ · PMID 22959359 ↗ · PMID 27511724 ↗ · PMID 28418496 ↗ · PMID 28511019 ↗ · PMID 33252155 ↗ · PMID 36417138 ↗ · PMID 9020843 ↗ |
| 功能 | 研究比較 GRK1 與 GRK7 對 ATP 和 Rhodopsin 的動力學性質，發現兩者相近；體外與細胞實驗顯示 PKA 可磷酸化 GRK1 的 Ser(21)，且此修飾會降低 GRK1 磷酸化 Rhodopsin 的能力。作者提出，桿細胞暗處 cAMP 較高時，PKA 可能調節 GRK1 活性；此為研究提出的機制推論。 | 文獻摘要 | 證據與來源Phosphorylation of G protein-coupled receptors is a critical step in the rapid termination of G protein signaling. In rod cells of the vertebrate retina, phosphorylation of rhodopsin is mediated by GRK1. In cone cells, either GRK1, GRK7, or both, depending on the species, are speculated to initiate signal termination by phosphorylating the cone opsins. To compare the biochemical properties of GRK1 and GRK7, we measured the K(m) and V(max) of these kinases for ATP and rhodopsin, a model substrate. The results demonstrated that these kinases share similar kinetic properties. We also determined that cAMP-dependent protein kinase (PKA) phosphorylates GRK1 at Ser(21) and GRK7 at Ser(23) and Ser(36) in vitro. These sites are also phosphorylated when FLAG-tagged GRK1 and GRK7 are expressed in HEK-293 cells treated with forskolin to stimulate the endogenous production of cAMP and activation of PKA. Rod outer segments isolated from bovine retina phosphorylated the FLAG-tagged GRKs in the presence of dibutyryl-cAMP, suggesting that GRK1 and GRK7 are physiologically relevant substrates. Although both GRKs also contain putative phosphorylation sites for PKC and Ca(2+)/calmodulin-dependent protein kinase II, neither kinase phosphorylated GRK1 or GRK7. Phosphorylation of GRK1 and GRK7 by PKA reduces the ability of GRK1 and GRK7 to phosphorylate rhodopsin in vitro. Since exposure to light causes a decrease in cAMP levels in rod cells, we propose that phosphorylation of GRK1 and GRK7 by PKA occurs in the dark, when cAMP levels in photoreceptor cells are elevated, and represents a novel mechanism for regulating the activities of these kinases. PMID 15946941 ↗Phosphorylation of GRK1 and GRK7 by cAMP-dependent protein kinase attenuates their enzymatic activities. · cc by |
核酸與蛋白質序列
AGTGGTCCCCAGGAACCCTCGACAGGGCCAGGGCGTCTCT40CTCGTCCAGCAAGGGCAGGGACGGGCCACAGGCCAAGGGC80AGCAGTCAGGCCTGCTCTGTCTGTGAACGCTCCCGGCTTG120GCCTCGGCTGATGGGCCCTCACGCCTGAAGCGGGCAGGAA160GCTCCGGGATGGATTTCGGGTCTTTGGAGACCGTGGTGGC200CAACTCTGCCTTCATCGCCGCCCGAGGCAGCTTTGACGGC240AGCAGCTCCCAACCCTCCCGGGACAAGAAGTACCTGGCCA280AGCTCAAGCTGCCCCCGCTGTCCAAGTGTGAGTCCCTCCG320CGACAGCCTCAGCCTGGAGTTTGAGAGTGTGTGCTTGGAG360CAGCCCATCGGCAAGAAGCTCTTTCAGCAGTTCCTACAAT400CGGCAGAGAAGCACCTGCCGGCCCTGGAGCTCTGGAAAGA440CATCGAGGACTATGACACGGCAGACAATGACCTCCAGCCA480CAGAAGGCCCAGACCATCCTGGCCCAGTACCTGGACCCCC520AGGCCAAACTCTTCTGCAGCTTCCTGGATGAGGGGATAGT560GGCGAAGTTTAAGGAGGGGCCTGTGGAGATCCAGGACGGG600CTCTTCCAGCCCCTGCTGCAGGCCACCCTGGCACACCTGG640GCCAAGCCCCCTTCCAGGAGTACCTGGGCAGCCTGTACTT680CCTGAGGTTCCTGCAGTGGAAGTGGCTGGAAGCCCAGCCC720ATGGGGGAGGACTGGTTCCTGGACTTCAGGGTCCTAGGGA760AAGGGGGCTTCGGGGAGGTGTCGGCCTGCCAGATGAAGGC800GACCGGCAAGCTGTATGCCTGCAAGAAGCTGAACAAGAAG840CGGCTGAAGAAGAGGAAGGGCTACCAGGGTGCTATGGTGG880AGAAGAAGATTCTGATGAAAGTACACAGCAGGTTCATCGT920GTCTCTGGCCTATGCGTTTGAAACCAAAGCCGACCTCTGT960cDNA 使用 DNA 字母 T；mRNA 模式改以 U 顯示。轉錄本保留已註解的非編碼區，未另外加入 poly(A) 尾；非編碼 RNA 的參考轉錄本也可能仍需後續加工。數字為所選序列的 1-based 位置。長序列以黃色捲軸瀏覽，可複製或下載完整轉錄本與蛋白質；基因組 DNA 隨捲動取得所需範圍。