Hva er fosforylering?

Fosforylering er en kjemisk prosess der en fosfatgruppe (PO ₄ ^3- ) tilsettes en forbindelse. Det gjelder normalt organisk kjemi og er avgjørende for alle levende organismer. Prosessen er involvert i proteinsyntese og i produksjonen av adenosintrifosfat (ATP) - et molekyl som lagrer og forsyner energi. Det spiller også en avgjørende rolle i forskjellige kjemiske signaliserings- og reguleringsmekanismer i cellen ved å endre strukturen til forskjellige proteiner og endre deres aktiviteter.

Normalt kreves det energi til de biokjemiske reaksjonene som involverer tilsetning av en fosfatgruppe til et molekyl. Ofte kommer denne energien fra ATP-molekyler. ATP inneholder tre fosfatgrupper, hvorav den ene lett fjernes. Fjerningen av denne gruppen frigjør betydelig energi, som kan brukes til å muliggjøre en fosforyleringsreaksjon der fosfatgruppen blir tilsatt et annet molekyl - for eksempel glukose. Dermed kan fosfatgrupper lett overføres fra ATP til andre molekyler.

Disse reaksjonene krever imidlertid at ATP og reseptormolekylet bringes sammen slik at overføringen kan finne sted. Dette oppnås med enzymer kjent som kinaser. Dette er store, komplekse proteiner, som kan inneholde flere hundre aminosyrer. Formen på enzymet er avgjørende: strukturen til et kinase-enzym er slik at både ATP og reseptormolekylet kan imøtekommes i umiddelbar nærhet for å la reaksjonen fortsette. Et eksempel er glyserolkinase, som letter overføringen av en fosfatgruppe fra ATP til glyserol; dette er en del av prosessen som produserer fosfolipider, som brukes i cellemembraner.

ATP produseres i seg selv ved en kjent fosforyleringsprosess kalt oksidativ fosforylering, der en fosfatgruppe blir tilsatt adenosindifosfat (ADP) for å produsere ATP. Energien for denne prosessen kommer til slutt fra maten vi spiser, men mer spesifikt oksidasjon av glukose. Det er en veldig kompleks prosess med mange trinn, men på en enkel måte brukes energien fra glukose til å danne to forbindelser, kjent som NADH og FADH2, som gir energien for resten av reaksjonen. Forbindelsene er reduksjonsmidler som lett skilles ut med elektroner, slik at de kan oksideres. Fosfatgrupper blir tilsatt til ATP-molekyler ved å bruke energien frigjort ved oksidasjon av NADH og FADH2; denne reaksjonen blir lettet av enzymet ATP-syntetase.

Det finnes mange forskjellige kinaser i både planter og dyr. På grunn av deres betydning i så mange cellulære prosesser, har en fosforyleringsanalyse blitt en vanlig laboratorieprosedyre. Dette innebærer å teste prøver av cellemateriale for å sjekke om proteinfosforylering har funnet sted, og i noen tilfeller måling av omfanget. Det er en rekke forskjellige metoder som brukes for å sjekke for fosforylering, inkludert merking av fosfatgrupper med radioisotoper, bruk av antistoffer som er spesifikke for det fosforylerte proteinet og massespektrometri.

Fra 2011 er ekstra signalregulerte kinaser (ERK-er) - enzymer som er involvert i signalaktiviteter i cellen - et område av spesiell interesse. ERK fosforylering spiller en rolle i å regulere forskjellige cellefunksjoner, inkludert mitose og andre prosesser relatert til celledeling. Denne prosessen er relevant for noen områder av kreftforskning, da den kan aktiveres av kreftfremkallende stoffer og virusinfeksjoner, noe som fører til ukontrollert celledeling og andre kreftrelaterte effekter. Forskning om mulige kreftbehandlinger som innebærer å hemme denne prosessen pågår. En fosforyleringsanalyse kan brukes til å teste forskjellige stoffer for deres effektivitet i denne rollen.