肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）（ATP：Creatine N-phosphotransferase EC 2.7.3.2）主要存在于脊椎动物中，通常存在于动物的心脏、骨骼肌以及脑等组织的细胞浆和线粒体中，是一个与细胞内能量转移、肌肉收缩、ATP再生有直接关系的重要激酶，属于磷酸原激酶的一个大家族。它可逆地催化肌酸与ATP-Mg ²⁺之间的转磷酰基反应（图3-2-1），进而参与细胞内的能量转运活动—磷酸肌酸穿梭。

肌酸激酶分子质量为81kD～82kD，由两个相同的或极其相近的亚基M和B二条肽链组成的二聚体酶，共有4种同工酶的形式，分别为肌肉型（MM）、脑型（BB）、杂化型（MB）、线粒体型（MiMi）。M和B二条肽链结构相似但由不同的基因编码合成，其中B亚基的基因位点在14号染色体，M亚基的基因位点在19号染色体。每条亚基均是1条不含-S-S-的肽链，都有1个催化活性部位和1个与活性有关的巯基（-SH）。CK二聚体形式为CK-MM，CK-BB及CK-MB三种同工酶，CK同工酶亚基之间可相互交换，反应式为：CK-MM+CKBB→CK-MB+CK-BB+CK-MM，反应可在体内进行，也可在体外发生，但亚基相互交换的程度尚不明了。由于B肽链所含的碱性氨基酸显著少于M肽链，故在电场中CK-BB向阳极泳动最快，CK-MB次之，CK-MM最慢。在已经测得兔、人、鸡、鼠的一级结构中，发现它们具有很高的同源性。M型亚基由387个氨基酸组成，分子质量为41kD，分子内含有8个巯基，但无二硫键。

Mohana Rao等获得了兔肌肌酸激酶的高分辨率晶体，并对其进行了结构测定，结果发现肌酸激酶每个亚基含两个结构域，即一个小的N末端结构域（含100个氨基酸残基），一个大的C末端结构域（约250个氨基酸残基），两者通过一条长链相连。

关于兔肌肌酸激酶的结构，目前已经进行了相当深入的研究，根据旋光色散研究的结果，这个酶的亚基大约有25%-30%的α-螺旋，15%左右的β-折叠。兔肌肌酸激酶25nm分辨率的晶体结构已经解出。

兔肌肌酸激酶的活性中心位于C末端结构域中，其主要的结构特征为含有8个反平行的β折叠，α螺旋则位于其外侧。β折叠内有一中空结构，弯曲角度为120°。在这区域共含有6 个β折叠，其中β8是高度保守的。在整个C末端8个β折叠是不变的，并且在所有类型的肌酸激酶中都是高度保守的。显然这一区域的结构与酶的活性密切相关。1996年Karin Frita-Wolf等对鸡线粒体肌酸激酶进行了测定，线粒体肌酸激酶为8聚体，每个亚基含一小的由α螺旋组成的结构域，一大的β折叠组成的结构域。与兔肌肌酸激酶结构相似，也含有8股反平行的β折叠，7个α螺旋位于其外侧，每个亚基的保守的区域为：Ile ⁵²-His ⁹²，Tyr ¹²⁰-Ile ¹³²，Gln ¹⁸⁰-Lys ²⁴²，Phe ²⁶⁶-His ²⁹¹，Arg ³¹¹-Val ³²⁵，Asp ³³⁰-Val ³⁵²。

无论是鸡线粒体肌酸激酶的八聚体，还是兔肌肌酸激酶的二聚体，在正常状态下都是相当稳定的。Mohana Rao等发现在兔肌肌酸激酶的二聚体结构中，只含有8个氢键。如此少的作用力就能形成一个体积庞大的稳定的二聚体，这在生物大分子特别是酶的结构中是不多见的。线粒体肌酸激酶比二聚体的肌酸激酶更为稳定，将其聚成二聚体需要几个星期，通常加入TSAC（TSAC=Creatine、MgADP、nitrate）加速其解聚。通过定点突变和荧光光谱测定参与其聚合的氨基酸残基，发现Trp206是八聚体稳定必不可少的残基。

Arg（Arg ¹³⁰、Arg ¹³²、Arg ²³⁶、Arg ²⁹²、Arg ³⁴¹、Arg ⁹⁶），Trp ²²⁸，His（His ²⁹、His ⁹⁶），Csy （Csy ⁷³、Csy ¹⁴⁵、Csy ²⁶³、Csy ²⁸³）与酶的活性有关。其中Trp ²²⁸是酶的活性必不可少的氨基酸残基。通过定点突变后可导致酶活力的丧失。对Csy ²⁸³的作用一直存在争议，它具有高度的反应性，经定点突变或修饰后，也可导致活力的丧失。与酶活力有关的基团大都在C-末端的结构域中，Olcott等提出的237～241，280～291的残基位于底物的结合位点附近，MCk的X-射线衍射结果可证明这一结论。

组氨酸残基（His），赖氨酸残基（Lys），精氨酸残基（Arg）、色氨酸残基（Trp）和半胱氨酸残基（Cys）是肌酸激酶的活力必需基团，其中282位的半胱氨酸残基具有高度的反应活性，可与各种巯基修饰试剂发生反应，且在所有已知的肌酸激酶序列中该巯基都是高度保守。碘乙酸、碘乙酰胺、DTNB等巯基修饰试剂都可使肌酸激酶的活力完全丧失。而二价修饰剂o-phthalaldehyde的引入也会导致肌酸激酶完全失活。定点突变肌酸激酶的282位巯基，一些结果表明突变体没有活力，而另一些结果显示突变体具有很小的活力，因此Furter等人认为可反应性半胱氨酸是底物结合协同性必需的，不直接与底物结合。线粒体肌酸激酶晶体结构已经解析，晶体结构清晰地表明第282位半胱氨酸残基位于酶的活性部位。

线粒体肌酸激酶是由相同或者相近的亚基组成的八聚体或者二聚体结构。而胞浆型肌酸激酶一般是由两个亚基组成的二聚体结构。一般情况下，二聚体肌酸激酶的结构都十分稳定，仅在扰乱剂存在的情况下二聚体结构才可以发生解聚。该酶在催化的过程中，最小功能单位是亚基还是二聚体，一直存在着很大的争议。

肌肉型（MM）及脑型（BB）肌酸激酶二聚体混和物在高浓度脲溶液中变性后，经透析除去变性剂，可以形成有活力的MB杂交型肌酸激酶（MB-CK）。Bickerstaff等的实验清楚表明在脲变性兔肌酸激酶复性过程的极早期二聚体结构已经形成，表明亚基的聚合不是酶再折叠过程的限速步骤，酶活性的恢复过程主要取决于肽链侧链基团的构象调整。线粒体肌酸激酶的八聚体结构非常稳定，但当使用过渡态类似物（TSAC）处理时，该八聚体结构快速解聚，而且伴随着内源荧光强度发生淬火。Gross利用这种荧光特性研究了线粒体肌酸激酶八聚体结构的解聚以及EDTA诱导的再聚合。结果发现其结构解聚过程符合两态模型，而再聚合过程则包含了一个四亚基过渡态中间体的形成过程。降低温度后，诱导产生的八聚体结构重新解聚，表明疏水相互作用是亚基聚合成为八聚体的主要驱动力。

CK分类名为三磷酸腺苷：肌酸，EC2.7.3.2。CK催化Cr和ATP或Crp和ADP之间磷酸转移的可逆反应。CK活性在人体存在较广泛，在血中半衰期约为6～8小时。CK与ATP的再生有关，其催化作用是在生理水平上维持细胞内ATP浓度，CK催化作用是可逆的，即在pH9.0时可催化肌酸和ATP生成磷酸肌酸与ADP，为正反应；也可在pH6.7时催化磷酸肌酸和ADP生成肌酸和ATP，为逆反应。其中在中性条件下，逆反应是正反应的2～6倍，即以生成ATP为主，以保证组织细胞所需的能量来自ATP；而正反应有利于线粒体内氧化磷酸化生成的ATP，以磷酸肌酸的形式进入细胞液，供应细胞生理活动的需要。CK具有重要的生理功能，特别是肌肉组织中磷酸肌酸的含量超过ATP8倍，当肌肉收缩时ATP被消耗生成ADP，而CK催化ADP重新接受磷酸肌酸的高能磷酸基，再生成ATP以供备用。CK与ATP或ADP及阳离子结合形成金属离子-核苷酸复合物，CK通常存在于动物的心脏、骨骼肌及脑组织的细胞浆和线粒体中，是一个与细胞内能量转运、肌肉收缩、ATP的再生有直接关系的重要激酶。

肌酸激酶有四种同工酶形式：肌肉型（MM）、脑型（BB），杂化型（MB）和线粒体型（MiMi）。肌酸激酶的同工酶在临床诊断中有十分重要的意义。在多种病变，如肌肉萎缩和心肌梗死发生时，人血清中肌酸激酶水平迅速提高，因此它常用作临床诊断的指示剂。

CK-MB主要分布于心肌细胞内，CK-MB活性值约占心肌细胞内CK活性值的40%，每克心肌组织含量约为1.4mg。CK-MB分子量约为87kD，最适pH为7.0。CK-MB活性在血中半衰期约为8～10小时。CK-MB活性可进一步分成四种亚型，从阳极到阴极的排列次序为CKMB ₀，CK-MB ₁，CK-MB ₂，CK-MB ₃，其等电点（PI）分别为5.0、5.1、5.2、5.4。CK-MB ₁为血清型，CK-MB ₂为组织型。CK-MB ₁是CK-MB ₂在羧基末端水解出一个赖氨酸残基的产物，故CKMB ₁与CK-MB ₂只相差1个氨基酸残基。心肌内主要含有CK-MB ₂，在血液循环中CK-MB ₂和CK-MB ₁含量相近，其比值等于1。