Fosforylacja
W biochemii przez fosforylację rozumie się odwracalne (odwracalne) przyłączenie grupy fosforylowej do cząsteczki organicznej , w szczególności do białek . Rezultatem są fosfoproteiny . Fosforylacja ta stanowi (obok hamowania allosterycznego i kompetycyjnego ) najważniejszą regulację procesów biologicznych w komórce, a chemicznie jest to tworzenie estru kwasu fosforowego .
Zasada fosforylacji została po raz pierwszy odkryta podczas fermentacji przez zdobywcę Nagrody Nobla Arthura Hardena i jego ucznia Williama Johna Younga . Edmond Henri Fischer i Edwin G. Krebs otrzymali w 1992 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za wyjaśnienie dokładnego mechanizmu .
Fosforylacja białek
Enzymy biorące udział w procesie
Do enzymów , które katalizują fosforylację białek, nazywane są kinazy białkowe . Grupa fosforanowa jest kowalencyjnie związana z resztą aminokwasową , zwykle z ATP jako substratem dla fosforanu. Inna kategoria enzymów, fosfatazy , mogą odwrócić ten proces, tj. H. grupa fosforanowa jest usuwana z białka. Kinazy białkowe i fosfatazy są zwykle bardzo specyficzne, a ich aktywność można również specyficznie kontrolować.
funkcjonować
Ponieważ grupa fosforanowa ma ładunek polarny, fosforylacja często powoduje zmiany konformacyjne w białku, tak że istnieją dwie prawdopodobnie funkcjonalnie różne formy białka, w zależności od tego, czy jest ono fosforylowane, czy nie. W zależności od indywidualnego przypadku, te dwie formy mogą reprezentować aktywowane lub inaktywowane formy białka. Wiele czynników transkrypcyjnych jest w ten sposób aktywowanych poprzez kaskady przekazywania sygnałów , na przykład CREB .
Inną formą oddziaływania przez fosforylację jest regulacja miejsc wiązania białek. W szczególności domeny białkowe, które pośredniczą w tych interakcjach, są fosforylowane i nie mogą już tworzyć kompleksów białkowych . W ten sposób regulowana jest aktywność wielu receptorów, takich jak receptory sprzężone z białkiem G. Fosforylacja i defosforylacja białek pełnią zatem funkcję regulacyjną.
Lokalizacja fosforylacji
W białkach fosforylowane są głównie trzy aminokwasy , a mianowicie te z grupą hydroksylową w łańcuchu bocznym: kinazy tyrozynowe wiążą grupę fosforanową z tyrozyną , serynowo / treoninową z seryną lub treoniną . Seryna jest najczęściej fosforylowanym aminokwasem. Stosunek fosforylacji Ser, Thr i Tyr wynosi 1800: 200: 1.
Aminokwasy histydyna, arginina, lizyna, cysteina, glutaminian i asparaginian są fosforylowane nawet rzadziej niż tyrozyna. Istnieją jednak również przykłady tych fosforylacji: w układzie fosfotransferazy (PTS) fosforylowane są różne histydyny i cysteina. W układach dwuskładnikowych stosowanych do transdukcji sygnału konserwowane reszty histydyny lub asparaginianu są fosforylowane.
Fosforylacja innych cząsteczek
Jeśli inne cząsteczki (cukier, nukleotydy ) są fosforylowane, zwykle służy to do dostarczenia energii chemicznej do cząsteczki w celu endotermii , tj. H. aby umożliwić konwersje energochłonne. Polifosforany, takie jak ATP lub fosforan kreatyny, są wykorzystywane w metabolizmie jako uniwersalna „waluta energetyczna” do pośredniego magazynowania i wymiany energii między różnymi procesami.
Ponadto w niektórych procesach metabolicznych cząsteczki ulegają fosforylacji poprzez dodatek nieorganicznego , czyli niskoenergetycznego fosforanu. W kolejnych krokach można to wykorzystać do budowy bogatych w energię substancji, takich jak ATP. Jednym z przykładów jest fosforylacja gliceraldehydo-3-fosforanu podczas wykorzystania cukru w komórkach prawie wszystkich żywych istot.
Zobacz też
literatura
- Bruce Alberts , Alexander Johnson, Peter Walter , Julian Lewis, Martin Raff , Keith Roberts: Molecular Biology of the Cell. Wydanie 5. Garland Science, New York NY i in. 2008, ISBN 978-0-8153-4106-2 .
- Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko, Lubert Stryer : Biochemistry. 6 edycja. Spectrum - Akademischer Verlag, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-8274-1800-5 .
- Donald Voet, Judith G. Voet: Biochemistry. 3. Wydanie. Wiley, Hoboken NJ i in. 2004, ISBN 0-471-19350-X .
Indywidualne dowody
- ↑ Beyer-Walter, Textbook of Organie Chemistry, wydanie 22, S. Hirzel Verlag Stuttgart (1991) str.891.