Co je fosforylace?
Fosforylace je chemický proces, ve kterém je do sloučeniny přidána fosfátová skupina (PO4-3). Normálně platí pro organickou chemii a je zásadní pro všechny živé organismy. Tento proces se podílí na syntéze proteinů a na produkci adenosintrifosfátu
Normálně je energie potřebná pro biochemické reakce, které zahrnují přidání fosfátové skupiny k molekule. Tato energie často pochází z molekul ATP. ATP obsahuje tři fosfátové skupiny, z nichž jedna je snadno odstranitelná. Odstranění této skupiny uvolní značnou energii, která může být použita k umožnění fosforylační reakce, ve které je fosfátová skupina přidána do jiné molekuly - například glukózy. Fosfátové skupiny lze tedy snadno přenést z ATP na jiné molekuly.
Tyto reakce však vyžadují, aby ATP a molekula receptoru byly spojeny, aby mohl probíhat přenos. Toho je dosaženo enzymy známými jako kinázy. Jedná se o velké komplexní proteiny, které mohou obsahovat několik stovek aminokyselin. Tvar enzymu je rozhodující: struktura kinázového enzymu je taková, že jak ATP, tak receptorová molekula mohou být umístěny v těsné blízkosti, aby mohla reakce probíhat. Příkladem je glycerol kináza, která usnadňuje přenos fosfátové skupiny z ATP na glycerol; toto je část procesu, který produkuje fosfolipidy, které se používají v buněčných membránách.
ATP je sám produkován známým fosforylačním procesem nazývaným oxidativní fosforylace, ve kterém je fosfátová skupina přidávána k adenosin difosfátu (ADP) za vzniku ATP. Energie pro tento proces nakonec pochází z potravin, které jíme, konkrétněji oxidace glukózy. Je to velmi složitý proces s mnoha kroky, ale jednoduše se energie z glukózy používá k vytvoření dvou sloučenin, známých jako NADH a FADH2, které poskytují energii pro zbytek reakce. Sloučeniny jsou redukční činidla, která se snadno rozdělí s elektrony, takže je lze oxidovat. Fosfátové skupiny se přidávají k molekulám ATP pomocí energie uvolněné oxidací NADH a FADH2; tato reakce je usnadněna enzymem ATP syntetáza.
V rostlinách i zvířatech se nachází mnoho různých kináz. Kvůli jejich významu v tolika buněčných procesech se fosforylační test stal běžným laboratorním postupem. To zahrnuje testování vzorků buněčného materiálu za účelem kontroly, zda došlo k fosforylaci proteinu, a v některých případech měření jeho rozsahu. Pro kontrolu fosforylace se používá celá řada různých metod, včetně značení fosfátových skupin radioizotopy, použití protilátek specifických pro fosforylovaný protein a hmotnostní spektrometrie.
Od roku 2011 jsou oblasti zvláštního zájmu zvláštní kinázy (ERK) regulované signálem - enzymy, které se podílejí na signalizačních činnostech v buňce. Fosforylace ERK hraje roli v regulaci různých buněčných funkcí, včetně mitózy a dalších procesů souvisejících s buněčným dělením. Tento proces je relevantní pro některé oblasti výzkumu rakoviny, protože může být aktivován karcinogenními látkami a virovými infekcemi, což vede k nekontrolovanému dělení buněk a dalším účinkům souvisejícím s rakovinou. Probíhá výzkum možného léčení rakoviny, který zahrnuje inhibici tohoto procesu. Fosforylační test lze použít k testování různých látek na jejich účinnost v této roli.