Back to chapter

7.9:

Фосфорилирование

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Phosphorylation

Languages

Share

Фосфорилирование, добавление фосфатной группы, представляет собой важное изменение для клеточного регулирования функции белка. При удалении фосфатной группы во время гидролиза АТФ, ферменты, которые называются протеин-киназами, могут катализировать ковалентное связывание этой группы с определенной аминокислотой в боковых цепях белка. В результате белок меняет форму или позволяет другим белкам привязываться к фосфорилированным областям.Эти изменения могут изменить функцию белка или даже полностью активировать или деактивировать его. Фосфатную группу можно удалить действием протеин-фосфатазы, ферментов, которые катализируют дефосфорилирование белков, по сути, запуская реакции в обратном направлении. Регулируя таким образом фосфорилирование, активность некоторых белков может быть включена, выключена, или модифицирована так, как это нужно клетке.

7.9:

Фосфорилирование

Добавление или удаление фосфатных групп из белков является наиболее распространенной химической модификацией, которая регулирует клеточные процессы. Эти изменения могут повлиять на структуру, активность, стабильность и локализацию белков в клетках, а также на их взаимодействие с другими белками.

Во время фосфорилирования белковые киназы передают терминационную фосфатную группу АТФ в специфические аминокислотные боковые цепи субстратных белков. Серин, трионин и тирозин являются наиболее часто фосфорилированными аминокислотами. Соответственно, белковые киназы классифицируются как серин/трионин киназы, тирозинкинасы, или киназы двойного действия, если они могут фосфорилировать все три аминокислоты. И наоборот, белковые фосфаты катализируют удаление фосфатной группы (дефосфорилирование), восстанавливая первоначальные свойства белка.

В физиологических условиях фосфорилирование и дефосфорилирование жестко регулируются для предотвращения длительных изменений в структуре и функции белка. Нарушение этого баланса может вызвать заболевания, в том числе рак и различные нейродегенеративные расстройства. Например, белок под названием тау гиперфосфорилируется при болезни Альцгеймера (AD). Физиологически тау регулирует форму, структуру и развитие нейронов. Белок тау содержит более 80 серинов, трионинов и остатков тирозина, из которых только часть обычно фосфорилируется. В мозгу пациентов с АД тау аномально и чрезмерно фосфорилируется. Это изменяет растворимость белка, образуя токсичные нерастворимые агрегаты, которые приводят к гибели нейронов.

Suggested Reading

Kyriakis, John M. “In the Beginning, There Was Protein Phosphorylation.” The Journal of Biological Chemistry 289, no. 14 (April 4, 2014): 9460–62. [Source]

Ardito, Fatima, Michele Giuliani, Donatella Perrone, Giuseppe Troiano, and Lorenzo Lo Muzio. “The Crucial Role of Protein Phosphorylation in Cell Signaling and Its Use as Targeted Therapy (Review).” International Journal of Molecular Medicine 40, no. 2 (August 2017): 271–80. [Source]