Las proteínas sufren modificaciones químicas que desencadenan cambios en la carga, la estructura y la conformación de las proteínas. La fosforilación, acetilación, glicosilación, nitrosilación, ubiquitinación, lipidación, metilación y proteólisis son diversas modificaciones proteicas que regulan la actividad proteica. Tales modificaciones suelen ser impulsadas por enzimas.
Proteínas quinasas
Muchas proteínas de la célula están reguladas por la fosforilación, la adición de un grupo fosfato. Una familia de enzimas llamadas quinasas agrega grupos fosfato a un sustrato proteico. Las quinasas fosforilan sus objetivos transfiriendo el grupo fosfato terminal de ATP (o GTP) a su sustrato. Las proteínas quinasas pertenecen a una extensa familia de enzimas que comparten un dominio catalítico de 290 aminoácidos. Dentro de una proteína, la fosforilación puede ocurrir en varios aminoácidos diferentes. En función de sus sustratos diana, las proteínas quinasas se pueden clasificar como histidina quinasa, serina-treonina quinasas y tirosina quinasas.
Fosfatasas
Las fosfatasas invierten la actividad de la quinasa al eliminar los grupos fosfato de sus sustratos a través de la hidrólisis de los monoésteres de ácido fosfórico en un ion fosfato, dejando atrás un grupo hidroxilo libre. Las proteínas fosfatasas son estructural y funcionalmente diversas y se clasifican en cuatro grupos principales dependiendo de su mecanismo catalítico, sensibilidad al inhibidor y preferencia de sustrato. Estas categorías incluyen fosfoproteínas fosfatasas (PPP), fosfotirosina fosfatasas (PTP), proteínas fosfatasas (PPM) dependientes de Mg2+/Mn2+ y proteínas fosfatasas a base de aspartato.
Actividad y papel de las proteínas quinasas y fosfatasas
Las proteínas quinasas y fosfatasas actúan como interruptores moleculares. Algunas de estas enzimas ayudan a mantener la homeostasis celular al detectar una proporción óptima de ATP:ADP dentro de las células. Un ATP:ADP reducido refleja un estado energético comprometido, lo que desencadena la actividad de la proteína quinasa. Las proteínas quinasas catalizan la fosforilación de las proteínas, estimulando las vías productoras de ATP. Por el contrario, las proteínas fosfatasas detectan niveles altos de ATP:ADP y catalizan la desfosforilación de las proteínas diana. Juntas, estas enzimas modulan vías y procesos críticos en la célula, a menudo en respuesta a estímulos externos.
