Fosforylace

Fosforylace je proces přenosu zbytku kyseliny fosforečné z donoru fosforylačního činidla na substrát , obvykle katalyzovaný enzymy a vedoucí k tvorbě esterů kyseliny fosforečné [1] :

ATP + R-OH → ADP + R - OPO 3H 2

V živých buňkách je fosforylace jedním z nejběžnějších typů posttranslačních modifikací proteinů . Mezi nejdůležitější biochemické reakce patří procesy fosforylace a defosforylace různých substrátů. Jsou katalyzovány speciálními enzymy vylučovanými do speciální třídy kináz nebo jinak fosfotransferáz.

Takže například fosforylace nebo defosforylace konkrétního proteinu často reguluje funkční aktivitu tohoto proteinu (posílí ji nebo naopak tento protein funkčně „vypne“).

Fosforylace je také nutná k produkci aktivních koenzymových forem mnoha vitamínů B. Například při dvojité fosforylaci thiaminu vzniká kokarboxyláza ( koenzym enzymu karboxylázy ), při fosforylaci pyridoxalu (aldehydová forma vitaminu B6) - pyridoxal-6-fosfátu, což je koenzym mnoha enzymů metabolismu aminokyselin , s fosforylací nikotinamidu (vitamin PP) - nikotinamid adenindinukleotid fosfát (NADP), který je koenzymem v mnoha nejdůležitějších redoxních reakcích atd.

Proces glykolýzy také začíná fosforylací hexóz . Fosforylace ADP zajišťuje uložení energie ve formě ATP pro její následný výdej. A to je jen malá část fosforylačních reakcí, které se vyskytují v živých buňkách.

Fosforylace proteinů

Reverzibilní fosforylace postranních řetězců aminokyselin je rozšířeným způsobem regulace aktivity klíčových buněčných proteinů, včetně enzymů a proteinů signálních drah . Předpokládá se, že asi třetina všech eukaryotických proteinů podléhá fosforylaci .

Existence fosfoproteinů byla známa již koncem 19. století. V té době se věřilo, že jejich funkcí je akumulace živin, protože fosfokasein byl nalezen v mléce a fosfovitiny ve vaječném žloutku. Až v 50. letech 20. století se ukázalo, že fosfoproteiny jsou všudypřítomné. V roce 1954 bylo v experimentu fosforylace kaseinu mitochondriálním homogenátem z jaterních buněk potkana prokázáno, že fosforylace proteinů má enzymatický charakter [2] . Historicky byla jako první objevena fosforylace proteinů na serinových zbytcích , poté se stala známou fosforylace na zbytcích threoninu . První tyrosinkináza byla objevena v roce 1980, byl produktem genu src viru Rousova sarkomu [3] .

Reakce fosforylace proteinu je chápána jako adice fosfátové skupiny prostřednictvím fosfoesterové vazby (O-fosforylace) k hydroxylové skupině postranního řetězce serinového , threoninového nebo tyrosinového zbytku, zatímco ATP je donor fosfátu . V naprosté většině případů dochází k fosforylaci právě na těchto třech aminokyselinových zbytcích. Fosforylace na zbytcích histidinu a argininu (N-fosforylace), aspartátu a glutamátu (A-fosforylace) se však vyskytuje i v přírodě [4] . Estery kyseliny fosforečné vznikající při fosforylaci jsou velmi stabilní, proto jsou k jejich destrukci zapotřebí speciální enzymy - proteinové fosfatázy . To vytváří základ pro jemnou regulaci hladiny proteinové fosforylace řízením úrovně odpovídajících proteinkináz a proteinových fosfatáz.

Zavedení zbytku kyseliny fosforečné do molekuly proteinu zpravidla mění její vlastnosti. To je způsobeno chemickou povahou fosfátové skupiny, která může vytvářet vodíkové vazby a elektrostatické interakce se složkami molekuly proteinu. V důsledku toho se může změnit prostorová struktura proteinu a v důsledku toho i jeho aktivita a schopnost vázat se na další molekuly.

Poznámky

  1. ↑ fosforylace // Zlatá  kniha IUPAC . Získáno 5. července 2012. Archivováno z originálu 19. října 2012.
  2. ↑ Burnett, G. a Kennedy, EP Enzymatická fosforylace proteinů  // J Biol Chem  : časopis  . - 1954. - Sv. 211 . - S. 969-980 . — PMID 13221602 .
  3. ↑ Hunter, T. a Sefton, BM Transformující genový produkt viru Rousova sarkomu fosforyluje tyrosin  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal  . - 1980. - Sv. 77 . - S. 1311-1315 . — PMID 6246487 .
  4. ↑ Arena, S., Benvenuti, S. a Bardelli, A. Genetická analýza kinomu a fosfatomu u rakoviny  // Cell Mol Life Sci  : časopis  . - 2005. - Sv. 62 . - S. 2092-2099 . - doi : 10.1007/s00018-005-5205-1 . — PMID 16132230 .
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích