Что такое фосфорилирование белка?

Фосфорилирование белка представляет собой присоединение фосфатной (PO ₄ ) группы к белку. Новая группа фосфора изменяет роль белка: он может активировать, деактивировать или вызывать изменение функции. Фосфорилирование белка довольно часто встречается в клетках прокариотических и эукариотических организмов. Это дает клетке возможность регулировать биологические функции без необходимости изменять фактическое количество белков, доступных для их выполнения.

Молекула, называемая протеинкиназой, иногда называемая фосфотрансферазой, ответственна за индукцию фосфорилирования белка. Есть много разных протеинкиназ, все с разными белками-мишенями. Часто активность протеинкиназы сама по себе зависит от фосфорилирования. Этот процесс зависит от другой киназы. Иногда клетка использует цепочку реакций, называемых каскадом фосфорилирования, для получения результата. Толчком для такого типа событий обычно является сигнал извне клетки. Обычно энергия и фосфатная группа для этих операций поступают из аденозинтрифосфата, повсеместной особенности клеточного ландшафта.

Как только новая фосфатная группа добавляется путем фосфорилирования белка, он меняет структуру своего белка-хозяина. Форма целого белка, называемая его третичной структурой, зависит от множества факторов, включая электрический заряд. Отрицательный заряд фосфатной группы изменяет третичную структуру в достаточной степени, чтобы изменить функцию всего белка. Некоторые белки могут быть фосфорилированы в нескольких местах, и каждый из них имеет разные эффекты. Фосфорилирование происходит только в определенных аминокислотах: серине, треонине и тирозине.

Фосфорилирование белка является важнейшим элементом биологического гомеостаза. Большинство клеточных процессов являются стохастическими - они полагаются на набор частично случайных взаимодействий, которыми можно управлять только статистически. Поскольку большинство функций выполняются белками, обычный способ выполнения какой-либо операции в клетке заключается в получении большего или меньшего количества фермента, который ее выполняет. Эта система относительно медленная; его также сложнее отменить, так как большинство белков перестают функционировать только после их разрушения.

Эффект фосфорилирования белка может быть отменен ферментом, называемым фосфатазой. Этот процесс называется дефосфорилированием. Дефосфорилирование работает почти так же, как фосфорилирование. Каждый процесс требует, чтобы другой был полезным. Возможность быстрого фосфорилирования, а затем дефосфорилирования делает этот путь более точным средством контроля, чем процесс генерирования новых белков из ДНК и РНК. Сумма двух процессов, включая сигналы, участвующие в их завершении, называется фосфорегуляцией.