Was ist Proteinphosphorylierung?
Die Proteinphosphorylierung ist die Bindung einer Phosphatgruppe (PO 4 ) an ein Protein. Die neue Phosphorgruppe verändert die Rolle des Proteins: Sie kann die Funktion aktivieren, deaktivieren oder verändern. Die Proteinphosphorylierung ist in Zellen prokaryotischer und eukaryotischer Organismen ziemlich häufig. Es bietet der Zelle die Möglichkeit, biologische Funktionen zu regulieren, ohne die tatsächliche Menge an verfügbaren Proteinen ändern zu müssen, um diese auszuführen.
Ein Molekül namens Proteinkinase, manchmal auch Phosphotransferase genannt, ist für die Induktion der Proteinphosphorylierung verantwortlich. Es gibt viele verschiedene Proteinkinasen, alle mit unterschiedlichen Zielproteinen. Oft hängt die Aktivität einer Proteinkinase selbst von der Phosphorylierung ab. Dieser Prozess ist abhängig von einer anderen Kinase. Manchmal verwendet eine Zelle eine Reihe von Reaktionen, die als Phosphorylierungskaskade bezeichnet werden, um ein Ergebnis zu erzielen. Der Anstoß für diese Art von Ereignis ist normalerweise ein Signal von außerhalb der Zelle. Normalerweise stammen die Energie und die Phosphatgruppe für diese Operationen aus Adenosintriphosphat, einem allgegenwärtigen Merkmal der Zelllandschaft.
Sobald die neue Phosphatgruppe durch Proteinphosphorylierung hinzugefügt wird, ändert sie die Struktur ihres Wirtsproteins. Die Form eines ganzen Proteins - seine Tertiärstruktur genannt - hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich der elektrischen Ladung. Die negative Ladung der Phosphatgruppe verändert die Tertiärstruktur ausreichend, um die Funktion des gesamten Proteins zu verändern. Einige Proteine können an mehreren Stellen phosphoryliert werden, wobei sich jeweils unterschiedliche Effekte ergeben. Phosphorylierung tritt nur bei bestimmten Aminosäuren auf: Serin, Threonin und Tyrosin.
Die Proteinphosphorylierung ist ein entscheidendes Element der biologischen Homöostase. Die meisten zellulären Prozesse sind stochastisch - sie beruhen auf einer Reihe von teilweise zufälligen Interaktionen, die nur statistisch verwaltet werden können. Da die meisten Funktionen von Proteinen ausgeführt werden, besteht die übliche Vorgehensweise der Zelle darin, mehr oder weniger des Enzyms herzustellen, das sie ausführt. Dieses System ist relativ langsam; es ist auch schwieriger rückgängig zu machen, da die meisten Proteine erst dann nicht mehr funktionieren, wenn sie zerstört werden.
Die Auswirkungen der Proteinphosphorylierung können durch ein Enzym namens Phosphatase rückgängig gemacht werden. Diesen Vorgang nennt man Dephosphorylierung. Die Dephosphorylierung funktioniert fast genauso wie die Phosphorylierung. Jeder Prozess erfordert, dass der andere nützlich ist. Die Möglichkeit einer schnellen Phosphorylierung und anschließenden Dephosphorylierung macht diesen Weg zu einem genaueren Kontrollmittel als die Erzeugung neuer Proteine aus DNA und RNA. Die Summe der beiden Prozesse, einschließlich der Signale, die zu ihrer Vervollständigung erforderlich sind, wird als Phosphoregulation bezeichnet.