Co to są strony fosforylacyjne?
Miejsca fosforylacji to szczególne obszary cząsteczek, które ulegają dodaniu lub usunięciu grupy fosforanowej znanej jako PO4. Są one szczególnie ważne dla regulacji białek w komórce. Fosforylacja może aktywować lub dezaktywować białko i jest ważnym sposobem regulacji szlaków w komórce. Pojedyncze białko może mieć wiele miejsc fosforylacji, a każda pojedyncza komórka może mieć ich tysiące. Niektóre nieprawidłowe wyniki fosforylacji mogą obejmować raka i cukrzycę.
Białka, które mogą być fosforylowane, obejmują enzymy białkowe, które znacznie przyspieszają szybkość reakcji. Fosforylacja białka może zmienić jego funkcję lub lokalizację w komórce. Poszczególne enzymy różnią się tym, czy ich aktywna postać ma miejsce fosforylacji fosforylowane czy puste.
Receptory są również ważnymi miejscami fosforylacji. Te sygnały transmisyjne i ścieżki przekazywania sygnałów są często regulowane przez miejsca fosforylacji. Jednym z czynników, który czyni je korzystnymi do regulacji, jest to, że czas reakcji sygnalizacyjnych może zmieniać się od godzin do mniej niż sekundy. Ścieżki fosforylacji mogą być bardzo złożone z szeregiem białek kolejno fosforylujących kolejne. Prowadzi to do wzmocnienia ścieżki.
Białko, które dodaje fosforan, nazywa się kinazą . Regulują one dużą liczbę reakcji w komórce. Białka usuwające grupę fosforylową nazywane są fosfatazami .
Kinazy uzyskują grupę fosforanową z trifosforanu adenozyny (ATP). Dodają grupę fosforanową do jednego z trzech aminokwasów - seryny, treoniny lub tyrozyny. Inne mogą działać na wszystkie trzy, a nawet na dodatkowe aminokwasy, takie jak histydyna. Niektóre kinazy mają wiele swoistości i mogą oddziaływać na więcej niż jeden cel. Tak szeroka specyficzność celu pozwala na skoordynowaną regulację wielu ścieżek za pomocą jednego sygnału.
Jedną bardzo ważną podgrupą kinaz są kinazy białkowe seryna / treonina . Ich miejscem fosforylacji jest grupa OH seryny lub treoniny. Fosforylacja przez te kinazy może być regulowana przez sygnały chemiczne, a także przez zdarzenia, takie jak uszkodzenie DNA. Kinazy MAP są dobrze zbadaną grupą tego typu, a podgrupa kinaz MAP jest znana jako zewnątrzkomórkowe kinazy regulowane sygnałem (ERK).
Fosforylacja ERK jest szeroko wyrażana jako wewnątrzkomórkowy mechanizm sygnalizacyjny. Ważne w tych kinazach ERK jest to, że przenoszą one sygnały pozakomórkowe i wzmacniają je w komórce. Szlak jest aktywowany przez wiele różnych czynników zewnątrzkomórkowych, w tym czynniki wzrostu, hormony i substancje rakotwórcze. Ścieżka ERK jest zaburzona w wielu nowotworach.
Fosforylacja białek, a zwłaszcza lokalizacja miejsc fosforylacji, jest bardzo aktywnym obszarem badań. Do połowy białek w komórce można fosforylować. Różne firmy specjalizują się w przewidywaniu, które obszary białka można fosforylować.
Test fosforylacji białka zasadniczo wykorzystuje przeciwciała. Są to białka wytwarzane przez układ odpornościowy zwierzęcia, które są specyficzne dla obcych najeźdźców. Istnieją setki przeciwciał, które są specyficzne dla zmian strukturalnych indukowanych przez fosforylację. Białka działają na żelu, który oddziela się od wielkości i ładunku, i jest znany jako elektroforeza dwuwymiarowa. Następnie traktuje się je fosfospecyficznym przeciwciałem w celu ustalenia różnic w strukturze.
Należy zauważyć, że inne typy cząsteczek można również fosforylować. Na przykład fosforylacja cukrów jest ważną częścią metabolizmu komórkowego. Jednym z takich przykładów jest wytwarzająca energię glikoliza szlaku metabolicznego. Pierwszym krokiem w rozkładzie glukozy jest fosforylacja grupy OH na cząsteczce glukozy.
Fosforylacja difosforanu adenozyny (ADP) do ATP jest niezbędna do zajścia wielu energochłonnych reakcji komórki. ATP jest cząsteczką wysokoenergetyczną i oddaje energię, gdy przekazuje grupę fosforanową. Synteza białek jest jednym z wielu ważnych procesów komórkowych opartych na ATP.