7.9: Fosforilación

La adición o eliminación de grupos fosfato de las proteínas es la modificación química más común que regula los procesos celulares. Estas modificaciones pueden afectar la estructura, actividad, estabilidad y localización de proteínas dentro de las células, así como sus interacciones con otras proteínas.

Durante la fosforilación, las proteínas quinasas transfieren el grupo fosfato terminal del ATP a cadenas laterales de aminoácidos específicas de proteínas sustrato. La serina, la treonina y la tirosina son los aminoácidos fosforilados más comúnmente. En consecuencia, las proteínas quinasas se clasifican como serina/treonina quinasas, tirosina quinasas o quinasas de acción dual si pueden fosforilar los tres aminoácidos. Por el contrario, las proteínas fosfatasas catalizan la eliminación del grupo fosfato (desfosforilación), restaurando las propiedades originales de la proteína.

En condiciones fisiológicas, la fosforilación y desfosforilación están estrechamente reguladas para evitar cambios prolongados en la estructura y función de las proteínas. La alteración de este equilibrio puede provocar enfermedades, incluido el cáncer y diversos trastornos neurodegenerativos. Por ejemplo, una proteína llamada tau está hiperfosforilada en la enfermedad de Alzheimer (EA). Fisiológicamente, tau regula la forma, estructura y desarrollo de las neuronas. La proteína tau contiene más de 80 residuos de serina, treonina y tirosina, de los cuales solo una fracción suele estar fosforilada. En el cerebro de pacientes con EA, la tau está anormal y excesivamente fosforilada. Esto altera la solubilidad de la proteína, formando agregados tóxicos insolubles que provocan la muerte neuronal.

- [Profesor] La fosforilación,

la adición de un grupo de fosfato,

es una modificación importante para que las células

regulen la función de las proteínas.

Al quitar un grupo de fosfato por hidrólisis del ATP,

las enzimas, llamadas proteínas quinasas,

pueden catalizar el enlace covalente de este grupo

a ciertos cadenas laterales de aminoácidos en una proteína.

Como resultado, la proteína cambia de forma

o permite que otras proteínas

se adhieran a las regiones fosforiladas.

Estos cambios pueden modificar la función de una proteína

y hasta pueden activarla o desactivarla por completo.

El grupo de fosfato puede quitarse

por la acción de proteínas fosfatasas,

enzimas que catalizan la desfosforilación de las proteínas,

básicamente revirtiendo la reacción.

Al regular la fosforilación así,

la actividad de ciertas proteínas

puede activarse, desactivarse

o modificarse según necesite la célula.