Что такое фосфорилирование?
Фосфорилирование представляет собой химический процесс, в котором фосфатная группа (PO 4 3- ) добавляется к соединению. Это обычно относится к органической химии и имеет решающее значение для всех живых организмов. Процесс участвует в синтезе белка и в производстве аденозинтрифосфата
Обычно энергия требуется для биохимических реакций, которые включают добавление фосфатной группы к молекуле. Часто эта энергия поступает из молекул АТФ. АТФ содержит три фосфатные группы, одна из которых легко удаляется. Удаление этой группы высвобождает значительную энергию, которая может быть использована для включения реакции фосфорилирования, в которой фосфатная группа добавляется к другой молекуле, например, глюкозе. Таким образом, фосфатные группы могут легко переноситься из АТФ в другие молекулы.
Эти реакции, однако, требуют, чтобы АТФ и молекула рецептора были соединены вместе, чтобы перенос мог иметь место. Это достигается с помощью ферментов, известных как киназы. Это большие сложные белки, которые могут содержать несколько сотен аминокислот. Форма фермента имеет решающее значение: структура фермента киназы такова, что как АТФ, так и молекула рецептора могут быть расположены в непосредственной близости, чтобы позволить протеканию реакции. Примером является глицеролкиназа, которая облегчает перенос фосфатной группы из АТФ в глицерин; это часть процесса, который производит фосфолипиды, которые используются в клеточных мембранах.
Сама АТФ продуцируется хорошо известным процессом фосфорилирования, называемым окислительным фосфорилированием, в котором фосфатная группа добавляется к аденозиндифосфату (АДФ) для получения АТФ. Энергия для этого процесса в конечном итоге поступает от пищи, которую мы едим, но более конкретно от окисления глюкозы. Это очень сложный процесс, состоящий из многих этапов, но, проще говоря, энергия глюкозы используется для образования двух соединений, известных как NADH и FADH2, которые обеспечивают энергию для остальной части реакции. Соединения являются восстановителями, которые легко расстаются с электронами, так что они могут окисляться. Фосфатные группы добавляются к молекулам АТФ с использованием энергии, выделяющейся при окислении NADH и FADH2; эта реакция облегчается ферментом АТФ-синтетазой.
Много разных киназ встречается как у растений, так и у животных. Из-за их важности во многих клеточных процессах анализ фосфорилирования стал обычной лабораторной процедурой. Это включает тестирование образцов клеточного материала, чтобы проверить, имело ли место фосфорилирование белка и, в некоторых случаях, измерение его степени. Существует ряд различных методов, используемых для проверки фосфорилирования, в том числе мечение фосфатных групп радиоизотопами, использование антител, специфичных к фосфорилированному белку, и масс-спектрометрия.
По состоянию на 2011 г. особый интерес представляют области, регулирующие передачу сигнала, киназы (ERK) - ферменты, которые участвуют в сигнальной активности в клетке. ERK фосфорилирование играет роль в регуляции различных клеточных функций, включая митоз и другие процессы, связанные с клеточным делением. Этот процесс имеет отношение к некоторым областям исследований рака, так как он может быть активирован канцерогенными веществами и вирусными инфекциями, что приводит к неконтролируемому делению клеток и другим связанным с раком эффектам. Ведутся исследования возможных способов лечения рака, которые включают в себя ингибирование этого процесса. Анализ фосфорилирования может быть использован для проверки различных веществ на их эффективность в этой роли.