Was ist Phosphorylierung?

Phosphorylierung ist ein chemischer Prozess, bei dem eine Phosphatgruppe (PO ₄ 3-) zu einer Verbindung hinzugefügt wird. Es gilt normalerweise für die organische Chemie und ist für alle lebenden Organismen von entscheidender Bedeutung. Der Prozess ist an der Proteinsynthese und an der Produktion von Adenosin triphosphat (ATP) beteiligt - ein Molekül, das Energie speichert und versorgt. Es spielt auch eine entscheidende Rolle bei verschiedenen chemischen Signalen und regulatorischen Mechanismen innerhalb der Zelle, indem die Struktur verschiedener Proteine ​​verändert und ihre Aktivitäten verändert werden. Normalerweise ist Energie für die biochemischen Reaktionen erforderlich, die die Zugabe einer Phosphatgruppe zu einem Molekül hinzufügen. Oft kommt diese Energie aus ATP -Molekülen. ATP enthält drei Phosphatgruppen, von denen eine leicht zu entfernen ist. Die Entfernung dieser Gruppe setzt beträchtliche Energie frei, die verwendet werden kann, um eine Phosphorylierungsreaktion zu ermöglichen, bei der die Phosphatgruppe zu einem anderen Molekül zugesetzt wird - zum Beispiel Glukose. So PhosphatE -Gruppen können leicht von ATP auf andere Moleküle übertragen werden.

Diese Reaktionen erfordern jedoch, dass ATP und das Rezeptormolekül zusammengebracht werden, damit die Übertragung stattfinden kann. Dies wird durch Enzyme erreicht, die als Kinasen bekannt sind. Dies sind große, komplexe Proteine, die mehrere hundert Aminosäuren enthalten können. Die Form des Enzyms ist entscheidend: Die Struktur eines Kinase -Enzyms ist so, dass sowohl das ATP als auch das Rezeptormolekül in unmittelbarer Nähe genommen werden können, um die Reaktion zu ermöglichen. Ein Beispiel ist Glycerinkinase, die den Transfer einer Phosphatgruppe von ATP zu Glycerin erleichtert; Dies ist Teil des Prozesses, der Phospholipide erzeugt, die in Zellmembranen verwendet werden.

ATP wird selbst durch einen bekannten Phosphorylierungsprozess produziert, der als oxidativen Phosphorylierung bezeichnet wird und bei der eine Phosphatgruppe zu Adenosin Diphosphat (ADP) zugesetzt wird, um ATP zu erzeugen. Die EnergyGY für diesen Prozess kommt letztendlich von den Lebensmitteln, die wir essen, aber genauer gesagt die Oxidation von Glukose. Es ist ein sehr komplexer Prozess mit vielen Schritten, aber in einfachen Worten wird die Energie von Glucose verwendet, um zwei als NADH und FADH2 bezeichnete Verbindungen zu bilden, die die Energie für den Rest der Reaktion liefern. Die Verbindungen reduzieren Mittel, die sich leicht von Elektronen trennen, so dass sie oxidiert werden können. ATP -Moleküle werden unter Verwendung der Energie, die durch die Oxidation von NADH und FADH2 freigesetzt wird, zu ATP -Molekülen zugesetzt; Diese Reaktion wird durch die Enzym ATP -Synthetase erleichtert.

Viele verschiedene Kinasen finden sich sowohl in Pflanzen als auch in Tieren. Aufgrund ihrer Bedeutung in so vielen zellulären Prozessen ist ein Phosphorylierungsassay zu einem gemeinsamen Laborverfahren geworden. Dies beinhaltet das Testen von Zellmaterialproben, um zu überprüfen, ob die Proteinphosphorylierung stattgefunden hat und in einigen Fällen das Ausmaß misst. Es gibt eine Reihe verschiedener Methoden zur Überprüfung der Phosphorylierung, einschließlich der Markierung von PHOsPhategruppen mit Radioisotopen, die Verwendung von Antikörpern spezifisch für das phosphorylierte Protein- und Massenspektrometrie.

Ab 2011 sind zusätzliche signalregulierte Kinasen (ERKs)-Enzyme, die an Signalaktivitäten innerhalb der Zelle beteiligt sind-ein Bereich von besonderem Interesse. Die ERK -Phosphorylierung spielt eine Rolle bei der Regulierung verschiedener Zellfunktionen, einschließlich Mitose und anderer Prozesse im Zusammenhang mit der Zellteilung. Dieser Prozess ist für einige Bereiche der Krebsforschung relevant, da er durch krebserzeugende Substanzen und durch Virusinfektionen aktiviert werden kann, was zu einer unkontrollierten Zellteilung und anderen krebsbedingten Wirkungen führt. Die Erforschung möglicher Krebsbehandlungen, bei denen dieser Prozess gehemmt wird, ist im Gange. Ein Phosphorylierungsassay kann verwendet werden, um verschiedene Substanzen auf ihre Wirksamkeit in dieser Rolle zu testen.