Le proteine ​​sono cavalli da lavoro cellulari. Come enzimi, catalizzano reazioni biochimiche. Le proteine ​​agiscono anche come recettori che si legano con altre sostanze e controllano l'attività cellulare. Come parte di un ormone, le proteine ​​possono avviare o sopprimere le principali attività cellulari, come la secrezione. Una cellula usa la fosforilazione come un interruttore per attivare o disattivare l'attività proteica.

Fosfati e proteine ​​

Le proteine ​​sono molecole con una spina dorsale di aminoacidi e, solitamente, uno o più gruppi laterali. Le forze elettriche sugli atomi di una proteina gli conferiscono una forma tridimensionale, o conformazione, che può includere pieghe e anelli complessi. La fosforilazione è una reazione chimica che aggiunge un gruppo fosfato costituito da un atomo di fosforo e quattro atomi di ossigeno a una molecola organica come una proteina. Il fosfato ha una carica elettrica negativa. La fosforilazione modifica la conformazione di una proteina. Il processo è generalmente reversibile; una proteina può essere fosforilata o defosforilata, analoga a lanciare un bit di computer tra zero e uno.

Mechanism

Solo pochi amminoacidi possono accettare un gruppo fosfato. La forte carica negativa su un gruppo fosfato cambia il modo in cui viene modellata una proteina e come interagisce con l'acqua. Una proteina che normalmente non interagisce con l'acqua diventerà idrofila, idonea all'acqua, quando fosforilata. Questo cambiamento si traduce in modifiche alle proprietà fisiche e biochimiche di una proteina. Una chinasi è un tipo di enzima che trasferisce un fosfato da una molecola ad alta energia ad un'altra sostanza, come una proteina. Gli scienziati hanno identificato centinaia di chinasi che trasferiscono i fosfati a specifiche proteine.

Attività enzimatica

Il cambiamento conformazionale a un enzima causato dall'aggiunta di uno o più gruppi fosfato può attivare o inibire l'enzima. Ad esempio, la fosforilazione dell'enzima glicogeno sintetasi cambia la forma dell'enzima e riduce la sua attività. L'enzima catalizza la conversione del piccolo zucchero, glucosio, nel glicogeno a lunga catena. L'agente fosforilante è la glicogeno sintetasi chinasi 3, o GSK-3, che può aggiungere un gruppo fosfato agli amminoacidi serina e treonina. In questo esempio, GSK-3 aggiunge gruppi di fosfati agli ultimi tre amminoacidi di glicogeno sintetasi, rendendo difficile l'interazione dell'enzima con il glucosio.

Recettori

I recettori sono proteine ​​all'interno di un cella che risponde ai segnali dall'esterno della cella. La fosforilazione può inibire o attivare i recettori. Ad esempio, alfa recettore degli estrogeni, o ERA, è una proteina che viene attivata quando l'ormone estrogeno entra nella cellula. L'ERA è un fattore di trascrizione: l'ERA attivato può legarsi al DNA, o all'acido desossiribonucleico, nei cromosomi e influenzare se specifici geni saranno espressi come proteine. Tuttavia, l'ERA può legarsi al DNA solo se prima viene fosforilato. Una volta attivato ERA e fosforilato, può migliorare la trascrizione del DNA, stimolando così la produzione di alcune proteine.