Cosa sono i siti di fosforilazione?
I siti di fosforilazione sono aree particolari di molecole che subiscono l'aggiunta o la rimozione di un gruppo fosfato noto come PO4. Sono particolarmente importanti per la regolazione delle proteine nella cellula. La fosforilazione può attivare o disattivare la proteina ed è un modo importante di regolare i percorsi nella cellula. Una singola proteina può avere molti siti di fosforilazione e ogni singola cellula può averne migliaia. Alcuni risultati della fosforilazione non corretti possono includere il cancro e il diabete.
Le proteine che possono essere fosforilate includono enzimi proteici, che accelerano notevolmente la velocità delle reazioni. La fosforilazione di una proteina può cambiare la sua funzione o localizzazione nella cellula. I singoli enzimi variano a seconda che la loro forma attiva abbia il sito di fosforilazione fosforilato o vuoto.
I recettori sono anche importanti siti di fosforilazione. Questi segnali di trasmissione e i percorsi di trasduzione del segnale sono spesso regolati da siti di fosforilazione. Uno dei fattori che li rende vantaggiosi per la regolazione è che i tempi delle reazioni di segnalazione possono variare da ore a meno di un secondo. Le vie della fosforilazione possono essere estremamente complesse con una serie di proteine che fosforilano sequenzialmente la successiva. Questo porta all'amplificazione di un percorso.
Una proteina che aggiunge un fosfato si chiama chinasi . Questi regolano un gran numero di reazioni all'interno della cellula. Le proteine che rimuovono un gruppo fosforilico sono chiamate fosfatasi .
Le chinasi ottengono il gruppo fosfato dall'adenosina trifosfato (ATP). Aggiungono il gruppo fosfato a uno dei tre aminoacidi: serina, treonina o tirosina. Altri possono agire su tutti e tre, o anche su aminoacidi aggiuntivi come l'istidina. Alcune chinasi hanno molteplici specificità e possono agire su più di un bersaglio. Tale ampia specificità target consente la regolazione coordinata di percorsi multipli con un solo segnale.
Un sottogruppo molto importante di chinasi è la protein-chinasi serina / treonina . Il loro sito di fosforilazione è il gruppo OH di serina o treonina. La fosforilazione di queste chinasi può essere regolata da segnali chimici, nonché da eventi come danni al DNA. Le chinasi MAP sono un gruppo ben studiato di questo tipo e un sottogruppo di chinasi MAP è noto come chinasi extracellulari a segnale regolato (ERK).
La fosforilazione di ERK è ampiamente espressa come meccanismo di segnalazione intracellulare. La cosa importante di queste chinasi ERK è che trasmettono segnali extracellulari e li amplificano all'interno della cellula. Il percorso è attivato da molti diversi fattori extracellulari, tra cui fattori di crescita, ormoni e agenti cancerogeni. Il percorso ERK è interrotto in molti tumori.
La fosforilazione proteica, e in particolare la posizione dei siti di fosforilazione, è un campo di studio molto attivo. È possibile fosforilare fino a metà delle proteine di una cellula. Varie aziende sono specializzate nella previsione di quali aree di una proteina possono essere fosforilate.
Il test di fosforilazione proteica utilizza generalmente anticorpi. Queste sono proteine prodotte dal sistema immunitario di un animale che sono specifiche per gli invasori stranieri. Esistono centinaia di anticorpi specifici per i cambiamenti strutturali indotti dalla fosforilazione. Le proteine vengono eseguite su un gel che si separa per dimensione e carica ed è nota come elettroforesi bidimensionale. Viene quindi trattato con l'anticorpo fosfo specifico per determinare le differenze nella struttura.
Va notato che anche altri tipi di molecole possono essere fosforilati. Ad esempio, la fosforilazione degli zuccheri è una parte importante del metabolismo cellulare. La glicolisi della via metabolica che produce energia ne è un esempio. Il primo passo nella scomposizione del glucosio è la fosforilazione di un gruppo OH sulla molecola di glucosio.
La fosforilazione di adenosina difosfato (ADP) in ATP è essenziale affinché avvengano molte delle reazioni ad alta intensità energetica della cellula. L'ATP è una molecola ad alta energia che emette energia quando dona un gruppo fosfato. La sintesi proteica è tra i molti importanti processi cellulari alimentati da ATP.