Kas ir fosforilēšanas vietas?

Proteīni, kurus var fosforilēt, ietver proteīnu fermentus, kas ievērojami paātrina reakciju ātrumu. Proteīna fosforilēšana var mainīt tā funkciju vai lokalizāciju šūnā. Atsevišķi fermenti atšķiras atkarībā no tā, vai to aktīvajā formā fosforilācijas vieta ir fosforilēta vai tukša.

Receptori ir arī svarīgas fosforilēšanās vietas. Šie pārraida signālus, un signālu pārraides ceļus bieži regulē fosforilācijas vietas. Viens no faktoriem, kas padara tos izdevīgus regulēšanai, ir tas, ka signalizācijas reakciju laiks var atšķirties no stundām līdz mazāk nekā sekundei. Fosforilācijas ceļi var būt ļoti sarežģīti, jo virkne proteīnu secīgi fosforilē nākamo. Tas noved pie ceļa pastiprināšanas.

Olbaltumvielu, kas pievieno fosfātu, sauc par kināzi. Tie regulē lielu skaitu reakciju šūnā. Olbaltumvielas, kas noņem fosforilgrupu, sauc par fosfatāzēm.

Kināzes iegūst fosfātu grupu no adenozīna trifosfāta (ATP). Viņi pievieno fosfātu grupu vienai no trim aminoskābēm – serīnam, treonīnam vai tirozīnam. Citi var iedarboties uz visām trim vai pat uz papildu aminoskābēm, piemēram, histidīnu. Dažām kināzēm ir vairākas specifikas un tās var iedarboties uz vairāk nekā vienu mērķi. Šāda plaša mērķa specifika ļauj koordinēti regulēt vairākus ceļus ar vienu signālu.

Viena ļoti svarīga kināžu apakšgrupa ir serīna/treonīna proteīna kināzes. To fosforilēšanās vieta ir serīna vai treonīna OH grupa. Šo kināžu veikto fosforilāciju var regulēt ar ķīmiskiem signāliem, kā arī tādiem notikumiem kā DNS bojājumi. MAP kināzes ir labi pētīta šāda veida grupa, un MAP kināžu apakšgrupa ir pazīstama kā ekstracelulārās signālu regulētās kināzes (ERK).

ERK fosforilācija tiek plaši izteikta kā intracelulārs signalizācijas mehānisms. Svarīgi par šīm ERK kināzēm ir tas, ka tās pārraida ārpusšūnu signālus un pastiprina tos šūnā. Šo ceļu aktivizē daudzi dažādi ārpusšūnu faktori, tostarp augšanas faktori, hormoni un kancerogēni. ERK ceļš ir traucēts daudzos vēža veidos.

Olbaltumvielu fosforilēšana un jo īpaši fosforilācijas vietu atrašanās vieta ir ļoti aktīva pētījumu joma. Līdz pusei šūnā esošo olbaltumvielu var fosforilēties. Dažādi uzņēmumi specializējas, lai prognozētu, kuras proteīna zonas var tikt fosforilētas.

Olbaltumvielu fosforilēšanas testā parasti tiek izmantotas antivielas. Tie ir dzīvnieka imūnsistēmas ražoti proteīni, kas ir specifiski svešzemju iebrucējiem. Ir simtiem antivielu, kas ir specifiskas strukturālām izmaiņām, ko izraisa fosforilēšana. Olbaltumvielas tiek darbinātas uz gēla, kas atdalās pēc izmēra un lādiņa, un to sauc par 2-dimensiju elektroforēzi. Pēc tam to apstrādā ar fosfospecifisku antivielu, lai noteiktu struktūras atšķirības.

Jāņem vērā, ka var fosforilēties arī cita veida molekulas. Piemēram, cukuru fosforilēšana ir svarīga šūnu metabolisma sastāvdaļa. Viens no šādiem piemēriem ir enerģijas ražošanas vielmaiņas ceļa glikolīze. Pirmais glikozes sadalīšanas solis ir OH grupas fosforilēšana glikozes molekulā.

Adenozīna difosfāta (ADP) fosforilēšana par ATP ir būtiska daudzu šūnu energoietilpīgu reakciju norisei. ATP ir augstas enerģijas molekula un izdala enerģiju, kad tā ziedo fosfātu grupu. Olbaltumvielu sintēze ir viens no daudziem svarīgiem šūnu procesiem, ko darbina ATP.