Войти
серина в аминокислотную цепь до и после фосфорилирования. В химия, фосфорилирование молекулы - это присоединение фосфорильной группы. Вместе со своим аналогом, дефосфорилированием, он имеет решающее значение для многих клеточных процессов в биологии. Фосфорилирование белков особенно важно для их функции; например, эта модификация активирует (или деактивирует) почти половину ферментов, присутствующих в Saccharomyces cerevisiae, тем самым регулируя их функцию. Многие белки (от 1/3 до 2/3 протеома у эукариот ) временно фосфорилируются, как и многие сахара, липиды и другие биологически значимые молекулы.
Фосфорилирование сахаров часто является первой стадией их катаболизма. Фосфорилирование позволяет клеткам накапливать сахара, поскольку фосфатная группа предотвращает диффузию молекул обратно через их переносчик. Фосфорилирование глюкозы является ключевой реакцией в метаболизме сахара, поскольку многие сахара сначала превращаются в глюкозу, а затем метаболизируются дальше.
Химическое уравнение превращения D-глюкозы в D-глюкозо-6-фосфат на первой стадии гликолиза дается как
Исследователь Д. Г. Уокер из Университета Бирмингема определил наличие двух специфических ферментов в печени взрослых морских свинок, оба из которых катализируют фосфорилирование глюкозы до глюкозо-6-фосфата. Два фермента были идентифицированы как специфическая глюкокиназа (АТФ-D-глюкозо-6-фосфотрансфераза) и неспецифическая гексокиназа (АТФ-D-гексозо-6-фосфотрансфераза).
Клетки печени свободно проницаемы для глюкозы, и начальная скорость фосфорилирования глюкозы является лимитирующей стадией метаболизма глюкозы в печени (АТФ-D-глюкозо-6-фосфотрансфераза) и неспецифической гексокиназе ( АТФ-D-гексозо-6-фосфотрансфераза).
Роль глюкозо-6-фосфата в гликогенсинтазе: высокая концентрация глюкозы в крови вызывает повышение внутриклеточных уровней глюкозо-6-фосфата в печени, скелетных мышцах и жирах (жировой) ткань. (АТФ-D-глюкозо-6-фосфотрансфераза) и неспецифическая гексокиназа (АТФ-D-гексозо-6-фосфотрансфераза). В печени синтез гликогена напрямую коррелирует с концентрацией глюкозы в крови, а в скелетных мышцах и адипоцитах глюкоза оказывает незначительное влияние на гликогенсинтазу. Высокий уровень глюкозы в крови высвобождает инсулин, стимулируя перемещение определенных переносчиков глюкозы к клеточной мембране.
Решающая роль печени в контроле концентрации сахара в крови путем расщепления глюкозы на углекислый газ и гликоген характеризуется отрицательной дельта G значение, которое указывает на то, что это точка регулирования с. Фермент гексокиназа имеет низкий Km, что указывает на высокое сродство к глюкозе, поэтому это начальное фосфорилирование может происходить даже при наноскопическом уровне глюкозы в крови.
Фосфорилирование глюкозы может быть усилено связыванием фруктозо-6-фосфата и уменьшено связыванием фруктозо-1-фосфата. Фруктоза, потребляемая с пищей, превращается в печени в F1P. Это сводит на нет действие F6P на глюкокиназу, что в конечном итоге способствует прямой реакции. Способность клеток печени фосфорилировать фруктозу превышает способность метаболизировать фруктозо-1-фосфат. Избыточное потребление фруктозы в конечном итоге приводит к дисбалансу метаболизма печени, что косвенно истощает запасы АТФ клетками печени.
Аллостерическая активация глюкозо-6-фосфатом, который действует как эффектор, стимулирует гликогенсинтазу, а глюкозо-6-фосфат может ингибируют фосфорилирование гликогенсинтазы с помощью циклической AMP-стимулированной протеинкиназы.
Фосфорилирование глюкозы является обязательным для процессов, происходящих в организме. Например, фосфорилирование глюкозы необходимо для инсулинозависимой механистической мишени активности пути рапамицина в сердце. Это также предполагает связь между промежуточным метаболизмом и сердечным ростом.
Гликолиз - это важный процесс разложения глюкозы на две молекулы пирувата через различные стадии, с помощь разных ферментов. Это происходит в десять этапов и доказывает, что фосфорилирование является очень необходимым и необходимым этапом для получения конечных продуктов. Фосфорилирование инициирует реакцию на стадии 1 подготовительной стадии (первая половина гликолиза) и инициирует стадию 6 фазы выплаты (вторая фаза гликолиза).
Глюкоза по своей природе является небольшая молекула со способностью диффундировать внутрь и из клетки. Путем фосфорилирования глюкозы (добавление фосфорильной группы для создания отрицательно заряженной фосфатной группы ) глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат и удерживается внутри клетки, поскольку клеточная мембрана заряжается отрицательно. Эта реакция происходит из-за фермента гексокиназы, фермента, который помогает фосфорилировать многие шестичленные кольцевые структуры. Глюкозо-6-фосфат не может проходить через клеточную мембрану и поэтому вынужден оставаться внутри клетки. Фосфорилирование происходит на этапе 3, где фруктозо-6-фосфат превращается в фруктозо-1,6-бисфосфат. Эта реакция катализируется фосфофруктокиназой.
В то время как фосфорилирование выполняется АТФ на подготовительных этапах, фосфорилирование во время фазы выплаты поддерживается неорганическим фосфатом. Каждая молекула глицеральдегид-3-фосфата фосфорилируется с образованием 1,3-бисфосфоглицерата. Эта реакция катализируется GAPDH (глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа). Каскадный эффект фосфорилирования в конечном итоге вызывает нестабильность и позволяет ферментам открывать углеродные связи в глюкозе.
Фосфорилирование является чрезвычайно важным компонентом гликолиза, поскольку оно помогает в транспортировке, контроле и эффективности.
Фосфорилирование белков считается наиболее распространенным посттрансляционная модификация у эукариот. Фосфорилирование может происходить на боковых цепях серина, треонина и тирозина (часто называемых «остатками») через образование фосфоэфирной связи, на гистидин, лизин и аргинин через фосфорамидатные связи, а также аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота через смешанные ангидридные связи. Недавние данные подтверждают широко распространенное фосфорилирование гистидина как по 1, так и по 3 атомам N имидазольного кольца. Недавняя работа демонстрирует широко распространенное фосфорилирование человеческого белка по множеству неканонических аминокислот, включая мотивы, содержащие фосфорилированный гистидин, аспартат, глутамат, цистеин, аргинин и лизин в экстрактах клеток HeLa. Однако из-за химической лабильности этих фосфорилированных остатков и в отличие от фосфорилирования Ser, Thr и Tyr, анализ фосфорилированного гистидина (и других неканонических аминокислот) с использованием стандартных биохимических и масс-спектрометрических подходов является гораздо более сложной задачей и Для их сохранения наряду с классическим фосфорилированием Ser, Thr и Tyr требуются специальные процедуры и методы разделения.
Видная роль фосфорилирования белков в биохимии иллюстрируется огромным количеством исследований, опубликованных на предмет (по состоянию на март 2015 г. в базе данных MEDLINE содержится более 240 000 статей, в основном по фосфорилированию белков).
АТФ, «высокоэнергетическая» обменная среда в клетке, синтезируется в митохондрии путем добавления третьей фосфатной группы к АДФ в процессе, называемом окислительным фосфорилированием. АТФ также синтезируется путем фосфорилирования на уровне субстрата во время гликолиза. АТФ синтезируется за счет солнечной энергии путем фотофосфорилирования в хлоропластах растительных клеток.
