როგორ მოქმედებს ფოსფორილაცია ცილების აქტივობაზე?

ცილები უჯრედული სამუშაო ძალები არიან. როგორც ფერმენტები, ისინი ახდენენ ბიოქიმიურ რეაქციების კატალიზაციას. ცილები ასევე მოქმედებენ როგორც რეცეპტორები, რომლებიც სხვა ნივთიერებებთან უკავშირდება და აკონტროლებს უჯრედების აქტივობას. როგორც ჰორმონის ნაწილი, პროტეინებს შეუძლიათ დაიწყონ ან აღკვეთონ ძირითადი უჯრედული მოქმედებები, მაგალითად, სეკრეცია. უჯრედი იყენებს ფოსფორილაციას, როგორც გადართვას ცილის აქტივობის ჩართვის ან გამორთვის მიზნით.

ცილები არის ამინომჟავების ხერხემალი და, ჩვეულებრივ, ერთი ან მეტი გვერდითი ჯგუფის მქონე მოლეკულები. ელექტრული ძალები ცილის ატომებზე მას აძლევს სამგანზომილებიან ფორმას ან კონფორმაციას, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს რთულ ნაკეცებსა და რგოლებს. ფოსფორილაცია არის ქიმიური რეაქცია, რომელიც ორგანულ მოლეკულას, მაგალითად, ცილას, ამატებს ფოსფატის ჯგუფს, რომელიც შედგება ერთი ფოსფორის ატომიდან და ოთხი ჟანგბადის ატომიდან. ფოსფატს აქვს უარყოფითი ელექტრული მუხტი. ფოსფორილაცია ცვლის ცილის კონფორმაციას. პროცესი ჩვეულებრივ შექცევადია; ცილა შეიძლება იყოს ფოსფორილირებული ან დეფოსფორილირებული, ანალოგურია კომპიუტერის ბიტის გადაფურცვლა ნულსა და ერთს შორის.

მხოლოდ რამდენიმე ამინომჟავას შეუძლია მიიღოს ფოსფატის ჯგუფი. ფოსფატების ჯგუფზე ძლიერი უარყოფითი მუხტი ცვლის ცილის ფორმასა და წყალთან ურთიერთქმედებას. ცილა, რომელიც ჩვეულებრივ არ ურთიერთქმედებს წყალთან, გახდება ჰიდროფილური, წყლისმიერი, ფოსფორილირებისას. ამ ცვლილების შედეგად ხდება ცილის ფიზიკური და ბიოქიმიური თვისებების შეცვლა. კინაზა არის ფერმენტის სახეობა, რომელიც ფოსფატს გადასცემს მაღალი ენერგიის მოლეკულას სხვა ნივთიერებაზე, მაგალითად, ცილაზე. მეცნიერებმა დაადგინეს ასობით კინაზა, რომლებიც ფოსფატებს სპეციფიკურ ცილებზე გადასცემენ.

ფერმენტის კონფორმატორულმა ცვლილებამ, რომელიც გამოწვეულია ერთი ან მეტი ფოსფატური ჯგუფის დამატებით, შეუძლია გაააქტიუროს ან აინჰიბიროს ფერმენტი. მაგალითად, ფერმენტ გლიკოგენ სინთეტაზას ფოსფორილაცია ცვლის ფერმენტის ფორმას და ამცირებს მის აქტივობას. ფერმენტი ახდენს პატარა შაქრის, გლუკოზის, გრძელი ჯაჭვის სახამებლის გლიკოგენად გადაქცევას. ფოსფორილირების აგენტია გლიკოგენ სინთეტაზა კინაზა 3, ან GSK-3, რომელსაც შეუძლია ამინომჟავების სერინსა და ტრეონინს დაამატოს ფოსფატის ჯგუფი. ამ მაგალითში, GSK-3 ამატებს ფოსფატების ჯგუფებს გლიკოგენ სინთეტაზის ბოლო სამ სერიულ ამინომჟავებს, რაც ართულებს ფერმენტს გლუკოზასთან ურთიერთქმედებას.

რეცეპტორები უჯრედის შიგნით არსებული ცილებია, რომლებიც რეაგირებენ უჯრედის გარედან არსებულ სიგნალებზე. ფოსფორილაციამ შეიძლება მოახდინოს რეცეპტორების ინჰიბირება ან გააქტიურება. მაგალითად, ესტროგენის რეცეპტორების ალფა, ან ERA, არის ცილა, რომელიც აქტიურდება უჯრედში ჰორმონის ესტროგენის მოხვედრისას. ERA წარმოადგენს ტრანსკრიფციის ფაქტორს - გააქტიურებულ ERA– ს შეუძლია დაუკავშირდეს დნმ – ს, ან დეოქსირიბონუკლეინის მჟავას, ქრომოსომებში და გავლენა მოახდინოს, გამოიხატება თუ არა კონკრეტული გენები ცილების სახით. ამასთან, ERA– ს დნმ – სთან დაკავშირება მხოლოდ მაშინ შეუძლია, თუ იგი პირველად ფოსფორილირდება. მას შემდეგ, რაც ERA გააქტიურდება და ფოსფორილირდება, მას შეუძლია გაზარდოს დნმ-ის ტრანსკრიფცია, რითაც სტიმულირდება გარკვეული ცილების წარმოება.