Hvad er fosforylering?
Phosphorylering er en kemisk proces, hvor en phosphatgruppe (PO4 3- ) sættes til en forbindelse. Det gælder normalt organisk kemi og er afgørende for alle levende organismer. Processen er involveret i proteinsyntese og i produktionen af adenosintrifosfat
Normalt kræves energi til de biokemiske reaktioner, der involverer tilsætning af en fosfatgruppe til et molekyle. Ofte kommer denne energi fra ATP-molekyler. ATP indeholder tre phosphatgrupper, hvoraf den ene let fjernes. Fjernelsen af denne gruppe frigiver betydelig energi, som kan bruges til at muliggøre en phosphoryleringsreaktion, hvor fosfatgruppen sættes til et andet molekyle - for eksempel glukose. Således kan phosphatgrupper let overføres fra ATP til andre molekyler.
Disse reaktioner kræver imidlertid, at ATP og receptormolekylet samles, så overførslen kan finde sted. Dette opnås med enzymer kendt som kinaser. Dette er store, komplekse proteiner, der kan indeholde flere hundrede aminosyrer. Formen på enzymet er afgørende: strukturen af et kinaseenzym er sådan, at både ATP og receptormolekylet kan rumme i nærheden for at lade reaktionen fortsætte. Et eksempel er glycerolkinase, som letter overførslen af en phosphatgruppe fra ATP til glycerol; dette er en del af processen, der producerer phospholipider, der bruges i cellemembraner.
ATP fremstilles i sig selv ved en velkendt phosphoryleringsproces kaldet oxidativ phosphorylering, hvor en fosfatgruppe sættes til adenosindiphosphat (ADP) til fremstilling af ATP. Energien til denne proces kommer i sidste ende fra den mad, vi spiser, men mere specifikt oxidation af glukose. Det er en meget kompleks proces med mange trin, men på enkle vilkår bruges energien fra glukose til at danne to forbindelser, kendt som NADH og FADH2, som giver energien til resten af reaktionen. Forbindelserne reducerer midler, der let deles med elektroner, så de kan oxideres. Phosphatgrupper sættes til ATP-molekyler under anvendelse af energien frigivet ved oxidation af NADH og FADH2; denne reaktion letter det med enzymet ATP-syntetase.
Der findes mange forskellige kinaser i både planter og dyr. På grund af deres betydning i så mange cellulære processer er et phosphoryleringsassay blevet en almindelig laboratorieprocedure. Dette involverer test af prøver af cellemateriale for at kontrollere, om proteinphosphorylering har fundet sted, og i nogle tilfælde måling af dets omfang. Der er en række forskellige metoder, der anvendes til at kontrollere for phosphorylering, herunder mærkning af fosfatgrupper med radioisotoper, anvendelse af antistoffer, der er specifikke for det fosforylerede protein og massespektrometri.
Fra 2011 er ekstra signalregulerede kinaser (ERK'er) - enzymer, der er involveret i signalaktiviteter i cellen, et område af særlig interesse. ERK-phosphorylering spiller en rolle i reguleringen af forskellige cellefunktioner, herunder mitose og andre processer relateret til celledeling. Denne proces er relevant for nogle områder af kræftforskning, da den kan aktiveres af kræftfremkaldende stoffer og virusinfektioner, hvilket fører til ukontrolleret celledeling og andre kræftrelaterede effekter. Forskning i mulige kræftbehandlinger, der involverer hæmning af denne proces, er i gang. Et fosforyleringsassay kan bruges til at teste forskellige stoffer for deres effektivitet i denne rolle.