7.9: 磷酸化

从蛋白质中添加或去除磷酸基是调节细胞过程的最常见的化学修饰。这些修饰可以影响细胞内蛋白质的结构、活性、稳定性、定位以及它们与其它蛋白质的相互作用。

在磷酸化过程中，蛋白激酶将ATP的末端磷酸基转移到底物蛋白的特定氨基酸侧链上。丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是最常见的磷酸化氨基酸。因此，蛋白质激酶被分类为丝氨酸/苏氨酸激酶、酪氨酸激酶或双作用激酶，如果它们能磷酸化所有三种氨基酸。相反，蛋白质磷酸酶催化去除磷酸基团（去磷酸化），恢复蛋白质的原始性质。

在生理条件下，磷酸化和去磷酸化受到严格调控，以防止蛋白质结构和功能的长期变化。破坏这种平衡可能导致疾病，包括癌症和各种神经退行性疾病。例如，一种叫做tau的蛋白质在阿尔茨海默病 (AD)中被高磷酸化。在生理学上，tau调节神经元的形状、结构和发育。tau蛋白含有80多个丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基，其中只有一部分通常被磷酸化。在AD患者的大脑中，tau异常且过度磷酸化。这改变了蛋白质的溶解度，形成毒性不溶性聚集体，导致神经元死亡。

磷酸化， 添加磷酸基团， 是细胞的重要修饰 调节蛋白质功能。 在ATP水解过程中去除磷酸基团时， 酶称蛋白激酶可以催化 这个群体的共价键合 对蛋白质中的某些氨基酸侧链。 结果，蛋白质改变了形状 或允许其他蛋白质 结合磷酸化区域。

这些变化可以改变蛋白质的功能 甚至可以完全激活或停用它。 可以除去磷酸基团 通过蛋白磷酸酶的作用， 催化蛋白质去磷酸化的酶， 基本上扭转了反应。 通过这种方式调节磷酸化， 某些蛋白质的活性 可以可逆地打开，关闭 或根据需要在细胞中修改。