Cos'è la fosforilazione?
La fosforilazione è un processo chimico in cui viene aggiunto a un composto un gruppo di fosfato (PO 4
trifosfato (ATP) - una molecola che immagazzina e fornisce energia. Ha anche un ruolo cruciale in vari meccanismi di segnalazione chimica e regolamentari all'interno della cellula modificando la struttura di varie proteine e alterando le loro attività.
Normalmente, è necessaria energia per le reazioni biochimiche che coinvolgono l'aggiunta di un gruppo fosfato a una molecola. Spesso questa energia proviene da molecole ATP. L'ATP contiene tre gruppi di fosfato, uno dei quali viene facilmente rimosso. La rimozione di questo gruppo rilascia una notevole energia, che può essere utilizzata per consentire una reazione di fosforilazione in cui il gruppo fosfato viene aggiunto a un'altra molecola, ad esempio il glucosio. Pertanto, fosfatE i gruppi possono essere facilmente trasferiti da ATP ad altre molecole.
Queste reazioni, tuttavia, richiedono che l'ATP e la molecola del recettore siano riuniti in modo che il trasferimento possa avvenire. Ciò è ottenuto dagli enzimi noti come chinasi. Queste sono grandi proteine complesse, che possono contenere diverse centinaia di aminoacidi. La forma dell'enzima è cruciale: la struttura di un enzima di chinasi è tale che sia l'ATP che la molecola del recettore possono essere sistemati nelle immediate vicinanze per consentire la reazione a procedere. Un esempio è il glicerolo chinasi, che facilita il trasferimento di un gruppo fosfato da ATP a glicerolo; Questo fa parte del processo che produce fosfolipidi, che vengono utilizzati nelle membrane cellulari.
ATP è di per sé prodotto da un noto processo di fosforilazione chiamato fosforilazione ossidativa, in cui un gruppo di fosfato viene aggiunto all'adenosina difosfato (ADP) per produrre ATP. L'enerGy per questo processo alla fine deriva dal cibo che mangiamo, ma più specificamente l'ossidazione del glucosio. È un processo molto complesso con molti passaggi, ma in termini semplici, l'energia dal glucosio viene utilizzata per formare due composti, noti come NADH e FADH2, che forniscono l'energia per il resto della reazione. I composti stanno riducendo gli agenti che si separano facilmente con gli elettroni, in modo che possano essere ossidati. I gruppi di fosfato vengono aggiunti alle molecole ATP usando l'energia rilasciata dall'ossidazione di NADH e FADH2; Questa reazione è facilitata dall'enzima ATP sintetasi.
Molte chinasi diverse si trovano sia nelle piante che negli animali. A causa della loro importanza in così tanti processi cellulari, un test di fosforilazione è diventato una procedura di laboratorio comune. Ciò comporta il test dei campioni di materiale cellulare per verificare se la fosforilazione delle proteine ha avuto luogo e, in alcuni casi, ne misura la sua estensione. Esistono diversi metodi utilizzati per verificare la fosforilazione, inclusa l'etichettatura di PHOSGruppi di Phate con radioisotopi, l'uso di anticorpi specifici per la proteina fosforilata e la spettrometria di massa.
A partire dal 2011, chinasi extra-regolate del segnale (ERK)-gli enzimi coinvolti nelle attività di segnalazione all'interno della cellula-sono un'area di particolare interesse. La fosforilazione di ERK svolge un ruolo nella regolazione di varie funzioni cellulari, tra cui mitosi e altri processi relativi alla divisione cellulare. Questo processo è rilevante per alcune aree della ricerca sul cancro in quanto può essere attivato dalle sostanze cancerogene e dalle infezioni da virus, portando a una divisione cellulare incontrollata e altri effetti legati al cancro. È in corso ricerche su possibili trattamenti per il cancro che implicano l'inibizione di questo processo. Un test di fosforilazione può essere utilizzato per testare diverse sostanze per la loro efficacia in questo ruolo.