Proteinler hücresel işgücüdür. Enzimler olarak biyokimyasal reaksiyonları katalize ederler. Proteinler ayrıca diğer maddelere bağlanan ve hücre aktivitesini kontrol eden reseptörler olarak da işlev görür. Bir hormonun parçası olarak proteinler, salgılama gibi temel hücresel aktiviteleri başlatabilir veya bastırabilir. Bir hücre, protein aktivitesini açmak veya kapatmak için bir anahtar olarak fosforilasyonu kullanır.
Fosfatlar ve Proteinler
Proteinler, bir amino asit omurgasına ve genellikle bir veya daha fazla yan gruba sahip moleküllerdir. Bir proteinin atomları üzerindeki elektrik kuvvetleri, ona karmaşık kıvrımlar ve halkalar içerebilen üç boyutlu bir şekil veya konformasyon verir. Fosforilasyon, bir protein gibi organik bir moleküle bir fosfor atomu ve dört oksijen atomundan oluşan bir fosfat grubu ekleyen kimyasal bir reaksiyondur. Fosfat negatif elektrik yüküne sahiptir. Fosforilasyon, bir proteinin yapısını değiştirir. İşlem genellikle tersine çevrilebilir; bir protein, bir bilgisayar bitini sıfır ile bir arasında çevirmeye benzer şekilde fosforile edilebilir veya fosforile edilebilir.
mekanizma
Sadece birkaç amino asit bir fosfat grubunu kabul edebilir. Bir fosfat grubu üzerindeki güçlü negatif yük, bir proteinin şekillenme şeklini ve suyla nasıl etkileşime girdiğini değiştirir. Normalde su ile etkileşime girmeyen bir protein, fosforile edildiğinde hidrofilik, su dostu hale gelecektir. Bu değişiklik, bir proteinin fiziksel ve biyokimyasal özelliklerinde değişikliklerle sonuçlanır. Bir kinaz, bir fosfatı yüksek enerjili bir molekülden protein gibi başka bir maddeye aktaran bir enzim türüdür. Bilim adamları, fosfatları belirli proteinlere aktaran yüzlerce kinazı tanımladılar.
Enzim aktivitesi
Bir veya daha fazla fosfat grubunun eklenmesinin neden olduğu bir enzimdeki konformasyonel değişiklik, enzimi aktive edebilir veya inhibe edebilir. Örneğin, glikojen sentetaz enziminin fosforilasyonu, enzimin şeklini değiştirir ve aktivitesini azaltır. Enzim, küçük şeker olan glikozun uzun zincirli nişasta glikojenine dönüşümünü katalize eder. Fosforilleyici ajan, serin ve treonin amino asitlerine bir fosfat grubu ekleyebilen glikojen sentetaz kinaz 3 veya GSK-3'tür. Bu örnekte GSK-3, glikojen sentetazın son üç serin amino asidine fosfat grupları ekleyerek enzimin glikoz ile etkileşime girmesini zorlaştırır.
alıcılar
Reseptörler, hücre dışından gelen sinyallere yanıt veren bir hücre içindeki proteinlerdir. Fosforilasyon, reseptörleri inhibe edebilir veya aktive edebilir. Örneğin, östrojen reseptörü alfa veya ERA, östrojen hormonu hücreye girdiğinde aktive olan bir proteindir. ERA bir transkripsiyon faktörüdür - aktive edilmiş ERA, kromozomlardaki DNA'ya veya deoksiribonükleik aside bağlanabilir ve spesifik genlerin protein olarak ifade edilip edilmeyeceğini etkileyebilir. Bununla birlikte, ERA, yalnızca ilk önce fosforile edilmişse DNA'ya bağlanabilir. ERA etkinleştirildiğinde ve fosforile edildiğinde, DNA transkripsiyonunu geliştirebilir, böylece belirli proteinlerin üretimini uyarabilir.