6.6 : Protein Kinases and Phosphatases

الفسفرة ونزع الفوسفور هي تعديلات كيميائية حيث تقوم الإنزيمات بإضافتة أو إزالة الحمض الأمينى موجودة على مجموعة فوسفات من جزيئات منفردة من ركيزة بروتين. هذه التغيرات الكيميائية يمكنها تنظيم وظيفة البروتين المستهدف من خلال تعديلات في التشكّل أو النشاط. بروتين الكايناز هى انزيمات تضيف مجموعات فوسفات للبروتينات والركائز الأخرى.

الكايناز تحفزالإضافة العكسية للفوسفات من ايه تى بى إلى هيدروكسيل السلاسل الجانبية للسيرين أوجزىء التايروزين أو الجزىء المنفرد التيروسين. بروتين كاينازفى حقيقية النواة تنتمي إلى عائلة واسعة من الإنزيمات بها تركيبات محفوظة وتتابعات حفازة عندما تنقل الكايناز مجموعة فوسفات إلى الركيزة،فإنها تكون شبكة مرتبطة بالهيدروجين مع الجزيئات المنفردة من الأحماض الأمينية المحيطة هذه الشبكة من الروابط الهيدروجينية تغير البنية ثلاثية الأبعاد فى البروتين المستهدف،وهى بذلك تعدل وظيفته. مثل هذه التغييرات في الوظيفة يمكن أن تتضمن تنشيط أو إلغاء النشاط الإنزيمي للركيزة أو إنشاء سطح جديد حيث يمكن للجزيئات الأخرى ان تتفاعل مع الركيزة تعمل الفوسفاتاز على تحفيزالتحلل المائي للفوسفات،بإستخدام جزيء ماء لإزالة مجموعة الفوسفات وترك مجموعة هيدروكسل حرة على جزىء منفرد من الحمض الأمينى يؤدي هذا إلى خلل للرابطة الهيدروجينية،استعادة التشكّل والوظيفة الأصلية.

الفسفرة هى عملية خاصة بالركيزة يحددها العديد من العناصر،بما في ذلك تسلسل الحفّاز الفريد من نوعه, الترابط البعيد والموضعى, مع الركائز و البروتينات الضابطة التى تتوسط تفاعلات ركائز الكاينازالمتباينة. بعض الفوسفاتاز ايضا تحتوي على تخصصية عالية للركائز. وهي تزيل الفوسفات من بروتين واحد فقط او بروتينات قليلة مختارة.

من الممكن أن تعمل أنواع فوسفوتازية أخرى على العديد من ركائز البروتين المختلفة وتكون موجّهة لهدف معين بواسطة الوحدات الفرعية المنظمة. بروتين الكاينازوالفوسفاتاز تعملان معا لتبادل البروتين بين حالة التفسفر والحالات منزوعة الفسفور. والواقع أن هذه التغيرات تشكل أهمية حاسمة في إشارات مختلفة ومسارات الأيض.

عندما يكون الجلوكوزمرتفع فى الدم،الأنسولين يؤدي إلى زيادة نشاط الفوسفاتيز البروتيني-1 إنزيم ينزع الفسفور من الركائز المستهدفة مؤديا الى أن الكائن الحي يخزن الجلوكوز كجليكوجين. عندما تنخفض مستويات الجلوكوز فى الدم،يتم تنشيط بروتين كيناز أ فسفرة البروتين الهدف عن طريق بروتين كايناز أ يحفز تكسير الجليكوجين, فيحرر الجلوكوز الى مجرى الدم