Fosforilasyon, canlı hücreler için önemlidir, çünkü bu sayede enerji açısından zengin moleküller oluşur. Fosforilasyon Nedir ve Nasıl Çalışır?
Fosforilasyon Nedir?
Fosforilasyon, organik bir bileşiğe fosfat eklenmesini içeren biyokimyasal bir işlemdir. Bu işlemin tersi olarak çıkarılmasına da defosforilasyon denir.
Fosfat gruplarının proteinlerden eklenmesi veya çıkarılması, hücresel süreçleri düzenleyen en yaygın kimyasal modifikasyondur. Bu modifikasyonlar, hücreler içindeki proteinlerin yapısını, aktivitesini, stabilitesini ve lokalizasyonunu ayrıca diğer proteinlerle etkileşimlerini etkileyebilir.
Hem fosforilasyon hem de defosforilasyon işlemi enzimler tarafından gerçekleştirilir.
Fosforilasyon, biyokimya ve moleküler biyoloji alanlarında önemlidir, çünkü protein ve enzim fonksiyonu tepkimelerin de kullanılır.
Fosforilasyonun Amaçları
Fosforilasyon hücrelerde kritik bir düzenleyici işleminde rol oynamaktadır. İşlevleri şunları içerir:
- Glikoz için önemlidir.
- Protein etkileşimi için kullanılır.
- Protein yıkımında kullanılır.
- Enzim inhibisyonunu düzenler.
- Enerji gerektiren kimyasal reaksiyonları düzenleyerek homeostazı korur.
Fosforilasyon Çeşitleri Nelerdir?
Birçok molekül tipi fosforilasyon ve defosforilasyona maruz kalabilir. En önemli fosforilasyon tiplerinden üçü; Glikoz fosforilasyonu, protein fosforilasyonu ve oksidatif fosforilasyondur.
Glikoz Fosforilasyonu
Glikoz ve diğer şekerler genellikle katabolizmalarının ilk adımı olarak fosforile edilir . Örneğin, D-glikozun glikolizinin ilk adımı, D-glikoz-6-fosfata dönüştürülmesidir. Glikoz, hücrelere kolayca nüfuz eden küçük bir moleküldür.
Fosforilasyon sayesinde dokunun içine giremeyen daha küçük molekül parçacıkları oluşur. Bu nedenle, fosforilasyon kan şekeri konsantrasyonunu düzenlemek için önemlidir. Glikoz konsantrasyonu da doğrudan glikojen oluşumu ile ilişkilidir. Glikoz fosforilasyonu ayrıca kalp büyümesi ile de bağlantılıdır.
Protein Fosforilasyonu
Rockefeller Tıbbi Araştırma Enstitüsü’ndeki Phoebus Levene, 1906’da fosforile edilmiş bir proteini (fosfitin) tanımlayan ilk kişiydi, ancak 1930’lara kadar proteinlerin enzimatik fosforilasyonu tarif edilmedi.
Genellikle amino asit serindir, ancak ökaryotlarda treonin ve tirozin ve prokaryotlarda histidin üzerinde fosforilasyon da meydana gelir. Bu, bir fosfat grubunun bir serin, treonin veya tirozin yan zincirinin hidroksil (-OH) grubu ile reaksiyona girdiği bir esterleştirme reaksiyonudur. Enzim protein kinazı, bir fosfat grubunu amino aside kovalent olarak bağlar. Kesin mekanizma prokaryotlar ve ökaryotlar arasında biraz farklılık gösterir.
Protein fosforilasyonunun önemli bir örneği, histonların fosforilasyonudur. Ökaryotlarda DNA, kromatin oluşturmak için histon proteinleri ile ilişkilidir . Histon fosforilasyonu, kromatinin yapısını değiştirir ve protein-protein ve DNA-protein etkileşimlerini değiştirir. Genellikle, DNA hasar gördüğünde fosforilasyon meydana gelir ve kırık DNA çevresinde boşluk açar, böylece onarım mekanizmaları işlerini yapabilir.
Oksidatif fosforilasyon