Como a fosforilação afeta a atividade das proteínas?

As proteínas são burros de carga celulares. Como enzimas, elas catalisam reações bioquímicas. As proteínas também atuam como receptores que se ligam a outras substâncias e controlam a atividade celular. Como parte de um hormônio, as proteínas podem iniciar ou suprimir as principais atividades celulares, como a secreção. Uma célula usa a fosforilação como um interruptor para ligar ou desligar a atividade da proteína.

As proteínas são moléculas com uma estrutura de aminoácidos e, geralmente, um ou mais grupos laterais. As forças elétricas nos átomos de uma proteína dão a ela uma forma tridimensional, ou conformação, que pode incluir dobras e anéis complexos. A fosforilação é uma reação química que adiciona um grupo fosfato que consiste em um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigênio a uma molécula orgânica, como uma proteína. O fosfato tem carga elétrica negativa. A fosforilação muda a conformação de uma proteína. O processo geralmente é reversível; uma proteína pode ser fosforilada ou desfosforilada, análogo a virar um bit de computador entre zero e um.

Apenas alguns aminoácidos podem aceitar um grupo fosfato. A forte carga negativa em um grupo fosfato muda a forma como uma proteína é moldada e como ela interage com a água. Uma proteína que normalmente não interage com a água se tornará hidrofílica, amiga da água, quando fosforilada. Essa mudança resulta em modificações nas propriedades físicas e bioquímicas de uma proteína. Uma quinase é um tipo de enzima que transfere um fosfato de uma molécula de alta energia para outra substância, como uma proteína. Os cientistas identificaram centenas de quinases que transferem fosfatos para proteínas específicas.

A mudança conformacional de uma enzima causada pela adição de um ou mais grupos fosfato pode ativar ou inibir a enzima. Por exemplo, a fosforilação da enzima glicogênio sintetase muda a forma da enzima e reduz sua atividade. A enzima catalisa a conversão do pequeno açúcar, a glicose, em glicogênio de amido de cadeia longa. O agente de fosforilação é a glicogênio sintetase quinase 3, ou GSK-3, que pode adicionar um grupo fosfato aos aminoácidos serina e treonina. Neste exemplo, GSK-3 adiciona grupos de fosfatos aos últimos três aminoácidos serina da glicogênio sintetase, tornando difícil para a enzima interagir com a glicose.

Receptores são proteínas dentro de uma célula que respondem a sinais de fora da célula. A fosforilação pode inibir ou ativar receptores. Por exemplo, o receptor alfa de estrogênio, ou ERA, é uma proteína que é ativada quando o hormônio estrogênio entra na célula. ERA é um fator de transcrição - a ERA ativada pode se ligar ao DNA, ou ácido desoxirribonucléico, nos cromossomos e influenciar se genes específicos serão expressos como proteínas. No entanto, o ERA só pode se ligar ao DNA se primeiro for fosforilado. Uma vez que o ERA foi ativado e fosforilado, ele pode aumentar a transcrição do DNA, estimulando assim a produção de certas proteínas.