Phosphorylation

La phosphorylation est l'addition d'un groupe du phosphate (PO₄) de à une molécule de la protéine ou à une petite molécule. Il peut également considérer comme le l'introduction d'un groupe de phosphate dans une molécule organique . Son rôle important en biochimie est le sujet d'un corps très grand de recherche (en date du janvier 2006, la base de données de Medline retourne plus de 120.000 articles sur le sujet, en grande partie sur la phosphorylation de la protéine de ).

Phosphorylation de protéine

Histoire

En 1906, Phoebus A. Levene à l'institut de Rockefeller pour la recherche médicale a identifié le phosphate dans la protéine Vitellin (phosvitin), et par 1933 avait détecté le phosphoserine en caséine, avec Fritz Lipmann. Cependant, il a pris l'encore 20 ans avant qu'Eugene P. Kennedy a décrit la phosphorylation enzymatique du premier `des protéines'.

Fonction

La phosphorylation réversible des protéines est un mécanisme de normalisation important qui se produit dans le les organizations eucaryotiques procaryotiques de et . Des enzymes appelées les kinases (phosphorylation) de et les phosphatases (dephosphorylation) de sont impliquées dans ce processus. Beaucoup d'enzymes et récepteurs sont " commuté ; on" ; ou " ; off" ; par phosphorylation et dephosphorylation. Résultats réversibles de phosphorylation dans un changement conformationnel de la structure dans beaucoup d'enzymes et des récepteurs , les faisant devenir activés ou mis hors tension. La phosphorylation se produit habituellement sur la sérine , la thréonine , et les résidus de la tyrosine en protéines eucaryotiques. En outre, la phosphorylation se produit sur l'histidine de base de résidus d'acide aminé ou l'arginine ou la lysine en protéines procaryotiques et contient plus de 18 emplacements différents de phosphorylation. L'activation de p53 peut mener à l'arrestation de cycle de cellules, qui peut être renversée dans quelques circonstances, ou la mort apoptotic de cellules cette activité se produit seulement dans les situations où la cellule est endommagée ou la physiologie est dérangée dans les individus en bonne santé normaux.

Sur le signal de désactivation, la protéine devient dephosphorylated encore et cesse le travail. C'est le mécanisme sous beaucoup de formes de la transduction , par exemple la manière de signal de dont la lumière entrante est traitée dans les cellules sensibles à la lumière de la rétine .

Les rôles de normalisation de la phosphorylation incluent le
Thermodynamique biologique des réactions de énergie-exigence
Phosphorylation du Na⁺/K⁺-ATPase pendant le transport des ions du sodium (Na⁺) et du potassium (K⁺) à travers la membrane de cellules dans le Osmoregulation pour maintenir l'homéostasie de la teneur en eau du corps.

négocie l'inhibition d'enzymes
phosphorylation du d'enzymes GSK-3 par AKT (protéine kinase B) en tant qu'élément de la voie de signalisation d'insuline.
phosphorylation de kinase de tyrosine du src (" prononcé ; sarc" ;) par la kinase de Src de C-borne (Csk) induit un changement conformationnel de l'enzyme ayant pour résultat un pli dans la structure qui masque son domaine de kinase, et est " fermé ainsi ; off" ;.

important pour l'interaction de Protéine-protéine de par l'intermédiaire du " ; " des domaines d'identification ;.
La phosphorylation des composants cytosoliques de l'oxydase du NADPH une grande limite de membrane, enzyme de multi-protéine actuelle en cellules phagocytaires joue un rôle important dans le règlement des interactions de protéine-protéine dans l'enzyme.

important dans la dégradation de protéine.
Vers la fin des années 90 on l'a identifié que la phosphorylation de quelques protéines les cause d'être dégradées par le Triphosphate d'adénosine-dépendant Ubiquitin /voie Proteasome . Ces protéines de cible deviennent des substrats pour les ligases particulières d'Ubiquitin du E3 seulement quand elles sont phosphorylées.

Réseaux de signalisation

L'élucidation des événements complexes de phosphorylation de la voie de signalisation de peut être difficile. En voies cellulaires d'une signalisation de , protéine B de phosphorylates de la protéine A, et phosphorylates C. Cependant, dans voie de signalisation, des phosphorylates A de la protéine D, ou des approches globales différents de la protéine C. de phosphorylates telles que le Phosphoproteomics l'étude des protéines phosphorylées ce qui est une sous-branche de Proteomics combiné avec la spectrométrie de masse - le basé Proteomics , ont été utilisés pour identifier et mesurer les changements dynamiques des protéines phosphorylées avec le temps. Ces techniques deviennent de plus en plus importantes pour l'analyse systématique des réseaux complexes de phosphorylation. Elles ont été avec succès employées pour identifier les changements dynamiques du statut de phosphorylation de plus de 6000 emplacements après stimulation avec le facteur de croissance épidermique .

Emplacements de phosphorylation de protéine

Il y a des milliers d'emplacements distincts de phosphorylation dans une cellule donnée depuis : 1) Il y a des milliers de différents genres de protéines en n'importe quelle cellule particulière (telle qu'un lymphocyte ). 2) On l'estime que le 1/10th à 1/2 de protéines sont phosphorylé (dans un certain état cellulaire). 3) La phosphorylation se produit souvent sur les emplacements distincts multiples sur une protéine donnée.

Puisque la phosphorylation de n'importe quel emplacement sur une protéine donnée peut changer la fonction ou la localisation de cette protéine, comprenant le " ; state" ; d'une cellule exige connaître l'état de phosphorylation de ses protéines. Par exemple, si acide aminé Serine-473 (" ; S473" ;) dans le AKT de protéine est le phosphorylé AKT est généralement fonctionellement en activité comme kinase. Sinon, c'est une kinase inactive.

Types de phosphorylation

Le voient également les kinases pour plus de détails sur les différents types de phosphorylation

Dans une protéine, la phosphorylation peut se produire sur plusieurs acides aminés de que la phosphorylation de sur la sérine est plus le terrain communal, suivant de la thréonine . La phosphorylation de la tyrosine est relativement rare. Cependant, depuis la tyrosine il est relativement facile épurer les protéines phosphorylées using les anticorps , emplacements de de phosphorylation de tyrosine sont relativement bonnes comprises. L'histidine et la phosphorylation de l'aspartate se produit dans les Prokaryotes en tant qu'élément de la signalisation de deux-composant.

Détection et caractérisation

Les anticorps peuvent être employés en tant qu'outils puissants pour détecter si une protéine est phosphorylée à un emplacement particulier. Les anticorps lient à et détectent les changements conformationnels phosphorylation-induits de la protéine. De tels anticorps s'appellent les anticorps phospho-spécifiques ; les centaines de tels anticorps sont maintenant disponibles. Elles sont les réactifs critiques devenants pour la recherche fondamentale et pour le diagnostic clinique.

Des isoforms (de modification de Posttranslational) sont facilement détectés sur gels les 2D. En effet, la phosphorylation remplace les groupes d'hydroxyle neutres sur des sérines, des thréonines ou des tyrosines par négativement - les phosphates chargés avec des pKs près de 1. Ainsi, au-dessous de pH 5.5, les phosphates ajoutent une charge négative simple, près de pH 6.5 charge négative et au-dessus de pH 7.5 ils ajoutent 2 charges négatives. La quantité relative de chaque isoform peut également être facilement et rapidement déterminée de souiller l'intensité sur les 2D gels.

Une caractérisation détaillée des emplacements de la phosphorylation est très difficile et la quantitation de la phosphorylation de protéine par spectrométrie de masse exige des approches standard internes isotopiques (Gerber et autres, 2003). Une quantitation relative peut être obtenue avec une série de technologies de étiquetage d'isotope différentiel (Gygi et autres, 2002, Goshe et autres, 2003).

D'autres sortes

Triphosphate d'adénosine , le " de ; haut-energy" ; échanger le milieu dans la cellule, est synthétisé dans le Mitochondrion par l'addition d'un troisième groupe de phosphate à ADP dans un processus désigné sous le nom de la phosphorylation oxydante . Le triphosphate d'adénosine est également synthétisé par la phosphorylation de Substrat-niveau de pendant la glycolyse . Le triphosphate d'adénosine est synthétisé aux dépens de l'énergie solaire par le Photophosphorylation dans les chloroplastes des cellules d'usine.

La phosphorylation des sucres est souvent la première phase de leur catabolisme . Elle permet à des cellules d'accumuler des sucres parce que le groupe de phosphate empêche les molécules de répandre en arrière à travers leur transporteur.

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