7.9: Fosforilazione

L'aggiunta o la rimozione di gruppi di fosfati dalle proteine è la modifica chimica più comune che regola i processi cellulari. Queste modifiche possono influenzare la struttura, l'attività, la stabilità e la localizzazione delle proteine all'interno delle cellule, nonché le loro interazioni con altre proteine.

Durante la fosforilalazione, le chinasi proteiche trasferiscono il gruppo terminale di fosfati dell'ATP a specifiche catene laterali di amminoacidi di proteine del substrato. Serina, treonina, e tirosina sono gli aminoacidi più comunemente fosforilati. Di conseguenza, le chinasi proteiche sono classificate come chinasi serine/treonine, chinasi tirosine o chinasi a doppia azione se possono fosforifilare tutti e tre gli aminoacidi. Al contrario, le fosfatasi proteiche catalizzano la rimozione del gruppo fosfato (defosforilazione), ripristinando le proprietà originali della proteina.

In condizioni fisiologiche, il fosforilazione e la defosforilazione sono strettamente regolate per prevenire cambiamenti prolungati nella struttura e nella funzione delle proteine. L'interruzione di questo equilibrio può causare malattie, tra cui il cancro e vari disturbi neurodegenerativi. Ad esempio, una proteina chiamata tau è iperfosforilata nella malattia di Alzheimer (AD). Fisiologicamente, tau regola la forma, struttura, e lo sviluppo dei neuroni. La proteina tau contiene oltre 80 residui di serina, treonina e tirosina, di cui solo una frazione è di solito fosforilata. Nel cervello dei pazienti con AD, il tau è anormalmente ed eccessivamente fosforilato. Questo altera la solubilità della proteina, formando aggregati insolubili tossici che portano alla morte neuronale.

- [Instructor] Fosforillazione,

l'aggiunta di un gruppo fosfato,

è una modifica importante per le cellule

per regolare la funzione delle proteine.

Quando un gruppo fosfato è rimosso durante l'idrolisi ATP,

enzimi chiamati protein-chinasi

possono catalizzare il legame covalente di questo gruppo

a certe catene laterali di amminoacidi in una proteina.

Di conseguenza, la proteina cambia forma o consente

ad altre proteine di legare le regioni fosforilate.

Questi cambiamenti possono modificare la funzione

della proteina e potrebbe addirittura

attivarlo o disattivarlo completamente.

Il gruppo fosfato può essere rimosso

dall'azione delle proteine fosfatasi,

enzimi che catalizzano la defosforillazione delle proteine,

essenzialmente invertendo la reazione.

Regolando la fosforillazione in questo modo,

l'attività di alcune proteine può essere reversibilmente

accesa, spenta o modificata secondo necessità nella cella.