Qu'est-ce que la phosphorylation?
La phosphorylation est un processus chimique dans lequel un groupe phosphate (PO 4 3- ) est ajouté à un composé. Il s’applique normalement à la chimie organique et est crucial pour tous les organismes vivants. Le processus est impliqué dans la synthèse des protéines et dans la production d'adénosine
Normalement, de l’énergie est nécessaire pour les réactions biochimiques impliquant l’ajout d’un groupe phosphate à une molécule. Souvent, cette énergie provient des molécules d'ATP. L'ATP contient trois groupes phosphate, dont l'un est facilement éliminé. L'élimination de ce groupe libère une énergie considérable, qui peut être utilisée pour permettre une réaction de phosphorylation dans laquelle le groupe phosphate est ajouté à une autre molécule, par exemple le glucose. Ainsi, les groupes phosphates peuvent facilement être transférés de l'ATP à d'autres molécules.
Cependant, ces réactions nécessitent que l’ATP et la molécule réceptrice soient réunis pour que le transfert puisse avoir lieu. Ceci est réalisé par des enzymes appelées kinases. Ce sont de grandes protéines complexes pouvant contenir plusieurs centaines d’acides aminés. La forme de l'enzyme est cruciale: la structure d'une enzyme kinase est telle que l'ATP et la molécule réceptrice peuvent être logés à proximité immédiate pour permettre à la réaction de se dérouler. Un exemple est la glycérol kinase, qui facilite le transfert d'un groupe phosphate de l'ATP au glycérol; cela fait partie du processus qui produit les phospholipides, qui sont utilisés dans les membranes cellulaires.
L'ATP est lui-même produit par un processus de phosphorylation bien connu appelé phosphorylation oxydative, dans lequel un groupe phosphate est ajouté à l'adénosine diphosphate (ADP) pour produire de l'ATP. L'énergie nécessaire à ce processus provient en définitive des aliments que nous mangeons, mais plus spécifiquement de l'oxydation du glucose. C'est un processus très complexe comportant de nombreuses étapes, mais en termes simples, l'énergie du glucose est utilisée pour former deux composés, appelés NADH et FADH2, qui fournissent l'énergie nécessaire au reste de la réaction. Les composés sont des agents réducteurs qui se séparent facilement des électrons, ce qui permet de les oxyder. Les groupes phosphates sont ajoutés aux molécules d’ATP en utilisant l’énergie libérée par l’oxydation du NADH et du FADH2; cette réaction est facilitée par l'enzyme ATP synthétase.
De nombreuses kinases différentes se trouvent à la fois chez les plantes et chez les animaux. En raison de leur importance dans de nombreux processus cellulaires, un test de phosphorylation est devenu une procédure de laboratoire courante. Cela implique de tester des échantillons de matériel cellulaire pour vérifier si la phosphorylation de la protéine a bien eu lieu et, dans certains cas, de mesurer son étendue. Il existe un certain nombre de méthodes différentes utilisées pour vérifier la phosphorylation, notamment le marquage de groupes phosphate avec des radio-isotopes, l'utilisation d'anticorps spécifiques de la protéine phosphorylée et la spectrométrie de masse.
Depuis 2011, les kinases extra-régulées par le signal (ERK), des enzymes impliquées dans les activités de signalisation au sein de la cellule, présentent un intérêt particulier. La phosphorylation de l'ERK joue un rôle dans la régulation de diverses fonctions cellulaires, notamment la mitose et d'autres processus liés à la division cellulaire. Ce processus est utile dans certains domaines de la recherche sur le cancer car il peut être activé par des substances cancérogènes et par des infections virales, entraînant une division cellulaire incontrôlée et d'autres effets liés au cancer. Des recherches sur des traitements possibles du cancer impliquant l'inhibition de ce processus sont en cours. Un test de phosphorylation peut être utilisé pour tester l'efficacité de différentes substances dans ce rôle.