Vad är proteinfosforylering?

Proteinfosforylering är bindningen av en fosfatgrupp (PO4) till ett protein. Den nya fosforgruppen förändrar proteinets roll: den kan aktivera, inaktivera eller orsaka funktionsförändringar. Proteinfosforylering är ganska vanligt i celler av prokaryota och eukaryota organismer. Det ger ett sätt för cellen att reglera biologiska funktioner utan att behöva ändra den faktiska mängden proteiner som är tillgängliga för att utföra dem.

En molekyl som kallas proteinkinas, ibland kallad fosfotransferas, är ansvarig för att inducera proteinfosforylering. Det finns många olika proteinkinaser, alla med olika målproteiner. Ofta är aktiviteten hos ett proteinkinas i sig beroende av fosforylering. Denna process är beroende av ett annat kinas. Ibland använder en cell en rad reaktioner, kallad en fosforyleringskaskad, för att ge ett resultat. Drivkraften för denna typ av händelser är vanligtvis en signal utanför cellen. Vanligtvis kommer energin och fosfatgruppen för dessa operationer från adenosintrifosfat, ett allestädes närvarande i det cellulära landskapet.

När den nya fosfatgruppen har tillsatts genom proteinfosforylering, ändrar den strukturen för dess värdprotein. Formen på ett helt protein - kallat dess tertiära struktur - är beroende av olika faktorer, inklusive elektrisk laddning. Fosfatgruppens negativa laddning förändrar den tertiära strukturen tillräckligt för att förändra hela proteinets funktion. Vissa proteiner kan fosforyleras på flera platser, med olika effekter som härrör från var och en. Fosforylering sker endast vid specifika aminosyror: serin, treonin och tyrosin.

Proteinfosforylering är en avgörande del av biologisk homeostas. De flesta cellulära processer är stokastiska - de förlitar sig på en uppsättning delvis slumpmässiga interaktioner som endast kan hanteras statistiskt. Eftersom de flesta funktioner utförs av proteiner, innebär cellens vanliga sätt att utföra någon operation att göra mer eller färre av enzymet som utför det. Detta system är relativt långsamt; det är också svårare att ångra, eftersom de flesta proteiner bara slutar fungera när de förstörs.

Effekterna av proteinfosforylering kan ångras av ett enzym som kallas fosfatas. Denna process kallas avfosforylering. Dephosforylering fungerar nästan exakt som fosforylering. Varje process kräver att den andra är användbar. Det är möjligheten att snabbt fosforylera och sedan avfosforylera som gör denna väg till ett finare kontrollmedel än processen för att generera nya proteiner från DNA och RNA. Summan av de två processerna, inklusive signalerna som är involverade i att slutföra dem, kallas fosforregulering.