Hvordan påvirker phosphorylering proteinaktivitet?

Proteiner er cellulære arbejdsheste. Som enzymer katalyserer de biokemiske reaktioner. Proteiner virker også som receptorer, der binder sammen med andre stoffer og kontrolcelleaktivitet. Som en del af et hormon kan proteiner initiere eller undertrykke store cellulære aktiviteter, såsom sekretion. En celle anvender phosphorylering som en omskifter til at slå proteinaktivitet til eller fra.

Fosfater og proteiner

Proteiner er molekyler med en aminosyre-rygrad og normalt en eller flere sidegrupper. De elektriske kræfter på et proteins atomer giver det en tredimensionel form eller konformation, som kan omfatte komplekse folder og ringe. Fosforylering er en kemisk reaktion, der tilføjer en fosfatgruppe bestående af et fosforatom og fire oxygenatomer til et organisk molekyle, såsom et protein. Fosfat har en negativ elektrisk ladning. Fosforylering ændrer et proteins konformation. Processen er normalt reversibel; et protein kan phosphoryleres eller dephosphoryleres, analogt med at vende en computerbit mellem nul og en.

Mechanism

Kun få aminosyrer kan acceptere en phosphatgruppe. Den stærke negative ladning på en fosfatgruppe ændrer måden et protein er formet på, og hvordan det virker sammen med vand. Et protein, der normalt ikke interagerer med vand, bliver hydrofilt, vand-venligt, når det phosphoryleres. Denne ændring resulterer i modifikationer af et proteins fysiske og biokemiske egenskaber. En kinase er en type enzym, der overfører et fosfat fra et højt energimolekyle til et andet stof, såsom et protein. Forskere har identificeret hundredvis af kinaser, som overfører fosfater til specifikke proteiner.

Enzymaktivitet

Konformationsændringen til et enzym forårsaget af tilsætning af en eller flere phosphatgrupper kan aktivere eller hæmme enzymet. For eksempel ændrer phosphorylering af enzymglycogensyntetasen enzymets form og reducerer dets aktivitet. Enzymet katalyserer omdannelsen af ​​det lille sukker, glucose til langkædede stivelsesglykogen. Fosforyleringsmidlet er glycogensyntetase kinase 3 eller GSK-3, som kan tilføje en phosphatgruppe til aminosyrerne serin og threonin. I dette eksempel tilføjer GSK-3 phosphatgrupper til de sidste tre serinaminosyrer af glycogensyntetase, hvilket gør det svært for enzymet at interagere med glukose.

Receptorer

Receptorer er proteiner inde i en celle, der reagerer på signaler uden for cellen. Phosphorylering kan hæmme eller aktivere receptorer. For eksempel er østrogenreceptor alfa eller ERA et protein, som aktiveres, når hormonet østrogen kommer ind i cellen. ERA er en transkriptionsfaktor - aktiveret ERA kan binde til DNA eller deoxyribonukleinsyre i kromosomer og påvirke, om specifikke gener vil blive udtrykt som proteiner. ERA kan dog kun binde til DNA, hvis det først phosphoryleres. Når ERA er blevet aktiveret og phosphoryleret, kan det forbedre DNA-transkription og dermed stimulere produktionen af ​​visse proteiner