Co to jest fosforylacja białek?
Fosforylacja białek polega na przyłączeniu grupy fosforanowej (PO 4 ) do białka. Nowa grupa fosforu zmienia rolę białka: może aktywować, dezaktywować lub powodować zmianę funkcji. Fosforylacja białek jest dość powszechna w komórkach organizmów prokariotycznych i eukariotycznych. Zapewnia komórce regulację funkcji biologicznych bez konieczności zmiany faktycznej ilości dostępnych białek do ich wykonania.
Cząsteczka zwana kinazą białkową, czasami nazywana fosfotransferazą, jest odpowiedzialna za indukowanie fosforylacji białek. Istnieje wiele różnych kinaz białkowych, wszystkie z różnymi białkami docelowymi. Często sama aktywność kinazy białkowej zależy od fosforylacji. Proces ten zależy od innej kinazy. Czasami komórka używa szeregu reakcji, zwanych kaskadą fosforylacji, aby uzyskać wynik. Impulsem dla tego rodzaju zdarzeń jest zwykle sygnał spoza komórki. Zwykle energia i grupa fosforanowa do tych operacji pochodzi z trifosforanu adenozyny, co jest wszechobecną cechą krajobrazu komórkowego.
Po dodaniu nowej grupy fosforanowej przez fosforylację białka zmienia ona strukturę białka gospodarza. Kształt całego białka - zwanego jego trzeciorzędową strukturą - zależy od różnych czynników, w tym od ładunku elektrycznego. Ładunek ujemny grupy fosforanowej zmienia strukturę trzeciorzędową w stopniu wystarczającym do zmiany funkcji całego białka. Niektóre białka mogą być fosforylowane w wielu lokalizacjach, z różnymi efektami wynikającymi z każdego z nich. Fosforylacja występuje tylko przy określonych aminokwasach: serynie, treoninie i tyrozynie.
Fosforylacja białek jest kluczowym elementem homeostazy biologicznej. Większość procesów komórkowych jest stochastyczna - polegają one na zestawie częściowo losowych interakcji, którymi można zarządzać tylko statystycznie. Ponieważ większość funkcji jest wykonywana przez białka, zwykły sposób wykonywania przez komórkę pewnych czynności polega na wytwarzaniu większej lub mniejszej liczby enzymów, które ją wykonują. Ten system jest stosunkowo wolny; trudniej jest również cofnąć, ponieważ większość białek przestanie działać dopiero po ich zniszczeniu.
Działanie fosforylacji białek może zostać cofnięte przez enzym zwany fosfatazą. Ten proces nazywa się defosforylacją. Defosforylacja działa prawie dokładnie tak jak fosforylacja. Każdy proces wymaga drugiego, aby był użyteczny. Możliwość szybkiej fosforylacji, a następnie defosforylacji sprawia, że szlak ten jest lepszym sposobem kontroli niż proces generowania nowych białek z DNA i RNA. Suma tych dwóch procesów, w tym sygnałów zaangażowanych w ich zakończenie, nazywa się fosforegulacją.