Wat zijn fosforyleringsites?
Fosforyleringsplaatsen zijn bepaalde gebieden van moleculen die de toevoeging of verwijdering ondergaan van een fosfaatgroep die bekend staat als PO4. Ze zijn vooral belangrijk voor de regulatie van eiwitten in de cel. Fosforylering kan het eiwit activeren of deactiveren en is een belangrijke manier om routes in de cel te reguleren. Een enkel eiwit kan veel fosforylatieplaatsen hebben en elke afzonderlijke cel kan er duizenden hebben. Sommige resultaten van fosforylering die mis is gegaan, zijn onder meer kanker en diabetes.
Eiwitten die kunnen worden gefosforyleerd, omvatten eiwitenzymen, die de reactiesnelheid aanzienlijk versnellen. De fosforylering van een eiwit kan zijn functie of lokalisatie in de cel veranderen. Individuele enzymen variëren of hun actieve vorm de fosforylatieplaats gefosforyleerd of leeg heeft.
Receptoren zijn ook belangrijke plaatsen van fosforylering. Deze zendsignalen en signaaltransductieroutes worden vaak gereguleerd door fosforylatieplaatsen. Een van de factoren die hen voordelig maakt voor regulering is dat de timing van de signaalreacties kan variëren van uren tot minder dan een seconde. De routes van fosforylering kunnen zeer complex zijn met een reeks eiwitten die opeenvolgend de volgende fosforyleren. Dit leidt tot versterking van een pad.
Een eiwit dat een fosfaat toevoegt, wordt een kinase genoemd . Deze reguleren een groot aantal reacties in de cel. Eiwitten die een fosforylgroep verwijderen, worden fosfatasen genoemd .
Kinasen verkrijgen de fosfaatgroep uit adenosinetrifosfaat (ATP). Ze voegen de fosfaatgroep toe aan een van de drie aminozuren - serine, threonine of tyrosine. Anderen kunnen op alle drie inwerken, of zelfs op extra aminozuren zoals histidine. Sommige kinasen hebben meerdere specificiteiten en kunnen op meerdere doelen reageren. Een dergelijke brede doelspecificiteit maakt de gecoördineerde regulering van meerdere paden door één signaal mogelijk.
Een zeer belangrijke subgroep van kinasen zijn de serine / threonine-eiwitkinasen . Hun fosforylatieplaats is de OH-groep van serine of threonine. Fosforylering door deze kinasen kan worden gereguleerd door chemische signalen, evenals door gebeurtenissen zoals DNA-schade. MAP-kinasen zijn een goed bestudeerde groep van dit type en een subgroep van MAP-kinasen staat bekend als extracellulaire signaal-gereguleerde kinasen (ERK).
ERK-fosforylering wordt breed uitgedrukt als een intracellulair signaalmechanisme. Wat belangrijk is aan deze ERK-kinasen, is dat ze extracellulaire signalen overbrengen en deze in de cel versterken. De route wordt geactiveerd door veel verschillende extracellulaire factoren, waaronder groeifactoren, hormonen en carcinogenen. Het ERK-pad is bij veel kankers verstoord.
Eiwitfosforylering, en in het bijzonder de locatie van fosforylatieplaatsen, is een zeer actief studiegebied. Tot de helft van de eiwitten in een cel kan worden gefosforyleerd. Verschillende bedrijven zijn gespecialiseerd in het voorspellen welke gebieden van een eiwit kunnen worden gefosforyleerd.
De eiwitfosforyleringstest maakt in het algemeen gebruik van antilichamen. Dit zijn eiwitten geproduceerd door het immuunsysteem van een dier die specifiek zijn voor vreemde indringers. Er zijn honderden antilichamen die specifiek zijn voor structurele veranderingen die worden geïnduceerd door fosforylering. Eiwitten worden uitgevoerd op een gel die scheidt door grootte en lading, en staat bekend als tweedimensionale elektroforese. Het wordt vervolgens behandeld met het fosfo-specifieke antilichaam om verschillen in structuur te bepalen.
Opgemerkt moet worden dat andere soorten moleculen ook kunnen worden gefosforyleerd. De fosforylering van suikers is bijvoorbeeld een belangrijk onderdeel van het cellulaire metabolisme. De energieproducerende metabole route glycolyse is zo'n voorbeeld. De eerste stap in de afbraak van glucose is de fosforylering van een OH-groep op het glucosemolecuul.
De fosforylering van adenosinedifosfaat (ADP) tot ATP is essentieel voor veel van de energie-intensieve reacties van de cel. ATP is een hoog-energetische molecule en geeft energie af wanneer het een fosfaatgroep doneert. Eiwitsynthese is een van de vele belangrijke cellulaire processen aangedreven door ATP.