Hvordan påvirker fosforylering proteinaktivitet?

Proteiner er cellulære arbejdsheste. Som enzymer katalyserer de biokemiske reaktioner. Proteiner fungerer også som receptorer, der binder med andre stoffer og styrer celleaktivitet. Som en del af et hormon kan proteiner igangsætte eller undertrykke større cellulære aktiviteter, såsom sekretion. En celle bruger fosforylering som en switch for at slå proteinaktivitet til eller fra.

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, der kan omfatte komplekse folder og ringe. Phosphorylering er en kemisk reaktion, der tilføjer en phosphatgruppe bestående af et phosphoratom 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 være phosphoryleret eller dephosphoryleret, analogt med at vende en computerbit mellem nul og en.

Kun få aminosyrer kan acceptere en fosfatgruppe. Den stærke negative ladning på en fosfatgruppe ændrer den måde, hvorpå et protein formes, og hvordan det interagerer med vand. Et protein, der normalt ikke interagerer med vand, bliver hydrofilt, vandvenligt, når det fosforyleres. Denne ændring resulterer i ændringer af et proteins fysiske og biokemiske egenskaber. En kinase er en type enzym, der overfører et fosfat fra et højenergimolekyle til et andet stof, såsom et protein. Forskere har identificeret hundreder af kinaser, der overfører fosfater til specifikke proteiner.

Konformationsændringen til et enzym forårsaget af tilsætningen af ​​en eller flere phosphatgrupper kan aktivere eller hæmme enzymet. For eksempel ændrer phosphorylering af enzymet glykogensyntetase enzymets form og reducerer dets aktivitet. Enzymet katalyserer omdannelsen af ​​det lille sukker, glukose, til langkædet stivelsesglykogen. Det phosphorylerende middel er glycogensyntetasekinase 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 i glykogensyntetase, hvilket gør det vanskeligt for enzymet at interagere med glukose.

Receptorer er proteiner inde i en celle, der reagerer på signaler uden for cellen. Fosforylering kan hæmme eller aktivere receptorer. For eksempel er østrogenreceptor alfa eller ERA et protein, der 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. Imidlertid kan ERA kun binde til DNA, hvis det først phosphoryleres. Når ERA er blevet aktiveret og fosforyleret, kan det forbedre DNA-transkription og dermed stimulere produktionen af ​​visse proteiner.