Was sind Phosphorylierungsstellen?

Phosphorylierungsstellen sind bestimmte Bereiche von Molekülen, die die Addition oder Entfernung einer Phosphatgruppe erfahren, die als PO 4 bekannt ist. Sie sind besonders wichtig für die Regulation von Proteinen in der Zelle. Die Phosphorylierung kann das Protein aktivieren oder deaktivieren und ist ein wichtiger Weg, um die Wege in der Zelle zu regulieren. Ein einzelnes Protein kann viele Phosphorylierungsstellen aufweisen, und jede einzelne Zelle kann Tausende davon aufweisen. Einige Ergebnisse einer fehlerhaften Phosphorylierung können Krebs und Diabetes umfassen.

Proteine, die phosphoryliert werden können, umfassen Proteinenzyme, die die Reaktionsgeschwindigkeit stark beschleunigen. Die Phosphorylierung eines Proteins kann seine Funktion oder Lokalisierung in der Zelle verändern. Einzelne Enzyme unterscheiden sich darin, ob in ihrer aktiven Form die Phosphorylierungsstelle phosphoryliert oder leer ist.

Rezeptoren sind auch wichtige Orte der Phosphorylierung. Diese Sendesignale und Signalübertragungswege werden häufig durch Phosphorylierungsstellen reguliert. Einer der Faktoren, die sie für die Regulierung vorteilhaft machen, ist, dass der Zeitpunkt der Signalreaktionen von Stunden bis zu weniger als einer Sekunde variieren kann. Die Wege der Phosphorylierung können mit einer Reihe von Proteinen, die das nächste Mal nacheinander phosphorylieren, sehr komplex sein. Dies führt zur Verstärkung eines Signalwegs.

Ein Protein, das ein Phosphat hinzufügt, wird als Kinase bezeichnet . Diese regulieren eine Vielzahl von Reaktionen innerhalb der Zelle. Proteine, die eine Phosphorylgruppe entfernen, werden Phosphatasen genannt .

Kinasen erhalten die Phosphatgruppe aus Adenosintriphosphat (ATP). Sie fügen die Phosphatgruppe einer von drei Aminosäuren hinzu - Serin, Threonin oder Tyrosin. Andere können auf alle drei oder sogar auf zusätzliche Aminosäuren wie Histidin einwirken. Einige Kinasen weisen mehrere Spezifitäten auf und können auf mehr als ein Ziel wirken. Eine derart breite Zielspezifität ermöglicht die koordinierte Regulierung mehrerer Pfade durch ein Signal.

Eine sehr wichtige Untergruppe von Kinasen sind die Serin / Threonin-Proteinkinasen . Ihre Phosphorylierungsstelle ist die OH-Gruppe von Serin oder Threonin. Die Phosphorylierung durch diese Kinasen kann durch chemische Signale sowie durch Ereignisse wie DNA-Schäden reguliert werden. MAP-Kinasen sind eine gut untersuchte Gruppe dieser Art, und eine Untergruppe von MAP-Kinasen ist als extrazelluläre signalregulierte Kinasen (ERK) bekannt.

Die ERK-Phosphorylierung wird häufig als intrazellulärer Signalmechanismus ausgedrückt. Was an diesen ERK-Kinasen wichtig ist, ist, dass sie extrazelluläre Signale übertragen und diese innerhalb der Zelle verstärken. Der Signalweg wird durch viele verschiedene extrazelluläre Faktoren aktiviert, darunter Wachstumsfaktoren, Hormone und Karzinogene. Der ERK-Weg ist bei vielen Krebsarten gestört.

Die Proteinphosphorylierung und insbesondere die Lokalisierung von Phosphorylierungsstellen ist ein hochaktives Forschungsgebiet. Bis zur Hälfte der Proteine ​​in einer Zelle kann phosphoryliert werden. Verschiedene Unternehmen sind darauf spezialisiert, vorherzusagen, welche Bereiche eines Proteins phosphoryliert werden können.

Der Proteinphosphorylierungsassay verwendet im Allgemeinen Antikörper. Dies sind Proteine, die vom Immunsystem eines Tieres produziert werden und für fremde Eindringlinge spezifisch sind. Es gibt Hunderte von Antikörpern, die spezifisch für strukturelle Veränderungen sind, die durch Phosphorylierung hervorgerufen werden. Proteine ​​werden auf einem Gel laufen gelassen, das sich nach Größe und Ladung trennt und als zweidimensionale Elektrophorese bekannt ist. Es wird dann mit dem phosphospezifischen Antikörper behandelt, um Unterschiede in der Struktur zu bestimmen.

Es ist zu beachten, dass auch andere Arten von Molekülen phosphoryliert werden können. Beispielsweise ist die Phosphorylierung von Zuckern ein wichtiger Bestandteil des Zellstoffwechsels. Die Glykolyse des Energieerzeugungsstoffwechsels ist ein solches Beispiel. Der erste Schritt beim Abbau von Glucose ist die Phosphorylierung einer OH-Gruppe am Glucosemolekül.

Die Phosphorylierung von Adenosindiphosphat (ADP) zu ATP ist für viele energieintensive Reaktionen der Zelle von wesentlicher Bedeutung. ATP ist ein energiereiches Molekül und gibt Energie ab, wenn es eine Phosphatgruppe spendet. Die Proteinsynthese gehört zu den vielen wichtigen zellulären Prozessen, die von ATP angetrieben werden.