リン酸化サイトとは？

リン酸化部位は、PO4として知られるリン酸基の付加または除去を受ける分子の特定の領域です。 それらは細胞内のタンパク質の調節に特に重要です。 リン酸化はタンパク質を活性化または非活性化することができ、細胞内の経路を調節する重要な方法です。 単一のタンパク質には多くのリン酸化部位があり、個々の細胞にはそれぞれ数千ものリン酸化部位があります。 リン酸化がうまくいかない結果には、がんや糖尿病が含まれる場合があります。

リン酸化できるタンパク質には、反応速度を大幅に加速するタンパク質酵素が含まれます。 タンパク質のリン酸化は、細胞内の機能または局在を変化させる可能性があります。 個々の酵素は、活性型のリン酸化部位がリン酸化されているか空であるかによって異なります。

受容体はリン酸化の重要な部位でもあります。 これらはシグナルを伝達し、シグナル伝達経路はしばしばリン酸化部位によって調節されています。 それらを調節に有利にする要因の1つは、シグナル伝達反応のタイミングが数時間から1秒未満まで変化する可能性があることです。 リン酸化の経路は非常に複雑であり、一連のタンパク質が次のタンパク質を順次リン酸化します。 これは経路の増幅につながります。

リン酸を付加するタンパク質はキナーゼと呼ばれます。 これらは、細胞内の多数の反応を調節します。 ホスホリル基を除去するタンパク質は、 ホスファターゼと呼ばれます。

キナーゼは、アデノシン三リン酸（ATP）からリン酸基を取得します。 リン酸基は、セリン、スレオニン、またはチロシンの3つのアミノ酸のいずれかに追加されます。 他の3つはすべて、またはヒスチジンなどの追加のアミノ酸にも作用します。 いくつかのキナーゼには複数の特異性があり、複数の標的に作用します。 このような幅広い標的特異性により、1つのシグナルによる複数の経路の協調的な調節が可能になります。

キナーゼの非常に重要なサブグループの1つは、 セリン/スレオニンプロテインキナーゼです。 それらのリン酸化部位は、セリンまたはトレオニンのOH基です。 これらのキナーゼによるリン酸化は、DNA損傷などのイベントだけでなく、化学シグナルによっても制御されます。 MAPキナーゼはこのタイプのよく研究されたグループであり、MAPキナーゼのサブグループは細胞外シグナル制御キナーゼ（ERK）として知られています。

ERKリン酸化は、細胞内シグナル伝達メカニズムとして広く表現されています。 これらのERKキナーゼについて重要なことは、細胞外シグナルを伝達し、細胞内で増幅することです。 この経路は、成長因子、ホルモン、発がん物質など、さまざまな細胞外因子によって活性化されます。 ERK経路は多くの癌で破壊されています。

タンパク質のリン酸化、特にリン酸化部位の位置は、非常に活発な研究分野です。 細胞内のタンパク質の半分までがリン酸化されます。 さまざまな企業が、タンパク質のどの領域をリン酸化できるかを予測することに特化しています。

タンパク質リン酸化アッセイは一般に抗体を利用します。 これらは、外来侵入者に特異的な動物の免疫系によって産生されるタンパク質です。 リン酸化により誘導される構造変化に特異的な抗体は数百あります。 タンパク質は、サイズと電荷によって分離するゲル上で泳動され、2次元電気泳動として知られています。 次に、リン酸化特異的抗体で処理して、構造の違いを判定します。

他のタイプの分子もリン酸化できることに注意する必要があります。 たとえば、糖のリン酸化は細胞代謝の重要な部分です。 エネルギー生成代謝経路解糖はその一例です。 グルコースの分解の最初のステップは、グルコース分子のOH基のリン酸化です。

ATPへのアデノシン二リン酸（ADP）のリン酸化は、細胞のエネルギー集約的な反応の多くが起こるために不可欠です。 ATPは高エネルギー分子であり、リン酸基を供与するとエネルギーを放出します。 タンパク質合成は、ATPを活用した多くの重要な細胞プロセスの1つです。