كيف تؤثر الفسفرة على نشاط البروتين؟

البروتينات هي أحصنة عمل خلوية. باعتبارها إنزيمات ، فإنها تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية. تعمل البروتينات أيضًا كمستقبلات ترتبط بمواد أخرى وتتحكم في نشاط الخلية. كجزء من الهرمون ، يمكن للبروتينات بدء أو قمع الأنشطة الخلوية الرئيسية ، مثل الإفراز. تستخدم الخلية الفسفرة كمفتاح لتشغيل أو إيقاف نشاط البروتين.

البروتينات عبارة عن جزيئات لها عمود فقري من الأحماض الأمينية ، وعادة ما تكون واحدة أو أكثر من المجموعات الجانبية. تعطيه القوى الكهربائية على ذرات البروتين شكلاً ثلاثي الأبعاد ، أو تشكيلًا ، يمكن أن يشمل طيات وحلقات معقدة. الفسفرة هي تفاعل كيميائي يضيف مجموعة فوسفات تتكون من ذرة فوسفور واحدة وأربع ذرات أكسجين إلى جزيء عضوي مثل البروتين. الفوسفات له شحنة كهربائية سالبة. تعمل الفسفرة على تغيير شكل البروتين. عادة ما تكون العملية قابلة للعكس ؛ يمكن فسفرة البروتين أو نزع الفسفرة ، وهو ما يماثل قلب قطعة الكمبيوتر بين الصفر والواحد.

فقط عدد قليل من الأحماض الأمينية يمكن أن يقبل مجموعة الفوسفات. تغير الشحنة السالبة القوية على مجموعة الفوسفات طريقة تكوين البروتين وكيفية تفاعله مع الماء. سيصبح البروتين الذي لا يتفاعل عادة مع الماء محبًا للماء ، وصديقًا للماء ، عند الفسفرة. ينتج عن هذا التغيير تعديلات على الخصائص الفيزيائية والكيميائية الحيوية للبروتين. الكيناز هو نوع من الإنزيمات التي تنقل الفوسفات من جزيء عالي الطاقة إلى مادة أخرى ، مثل البروتين. حدد العلماء المئات من الكينازات التي تنقل الفوسفات إلى بروتينات معينة.

يمكن أن يؤدي التغيير المطابق للإنزيم الناجم عن إضافة مجموعة فوسفات واحدة أو أكثر إلى تنشيط الإنزيم أو تثبيطه. على سبيل المثال ، تعمل فسفرة إنزيم الجليكوجين synthetase على تغيير شكل الإنزيم وتقليل نشاطه. يحفز الإنزيم تحويل السكر الصغير ، الجلوكوز ، إلى الجليكوجين النشا طويل السلسلة. عامل الفسفرة هو الجليكوجين سينثيتاز كيناز 3 ، أو GSK-3 ، والذي يمكن أن يضيف مجموعة فوسفات إلى الأحماض الأمينية سيرين وثريونين. في هذا المثال ، تضيف GSK-3 مجموعات الفوسفات إلى آخر ثلاثة أحماض أمينية سيرين من تركيبة الجليكوجين ، مما يجعل من الصعب على الإنزيم التفاعل مع الجلوكوز.

المستقبلات عبارة عن بروتينات داخل الخلية تستجيب لإشارات من خارج الخلية. يمكن أن تثبط الفسفرة أو تنشط المستقبلات. على سبيل المثال ، مستقبلات هرمون الاستروجين ألفا ، أو ERA ، هو بروتين يتم تنشيطه عندما يدخل هرمون الاستروجين إلى الخلية. ERA هو عامل نسخ - يمكن أن يرتبط ERA المنشط بالحمض النووي ، أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، في الكروموسومات ويؤثر على ما إذا كان سيتم التعبير عن جينات معينة كبروتينات. ومع ذلك ، يمكن أن يرتبط ERA بالحمض النووي فقط إذا تم فسفرته أولاً. بمجرد تنشيط ERA وفسفرته ، يمكن أن يعزز نسخ الحمض النووي ، وبالتالي تحفيز إنتاج بروتينات معينة.