Proteinler, proteinlerin yük, yapı ve konformasyonundaki değişiklikleri tetikleyen kimyasal modifikasyonlara tabi tutulur. Fosforilasyon, asetilasyon, glikosilasyon, nitrozilasyon, ubikitinasyon, lipidasyon, metilasyon ve proteoliz, protein aktivitesini düzenleyen çeşitli protein modifikasyonlarıdır. Bu tür modifikasyonlar genellikle enzimler tarafından yönetilir.
Protein Kinazlar
Hücredeki birçok protein, bir fosfat grubunun eklenmesi olan fosforilasyon ile düzenlenir. Kinaz adı verilen bir enzim ailesi, bir protein substratına fosfat grupları ekler. Kinazlar, ATP'nin (veya GTP'nin) terminal fosfat grubunu substratına aktararak hedeflerini fosforile ederler. Protein kinazlar, 290 amino asidin katalitik alanını paylaşan geniş bir enzim ailesine aittir. Bir protein içinde, birkaç farklı amino asit üzerinde fosforilasyon meydana gelebilir. Hedef substratlarına dayanarak, protein kinazlar histidin kinazlar, serin-treonin kinazlar ve tirozin kinazlar olarak sınıflandırılabilir.
Fosfatazlar
Fosfatazlar, fosfat gruplarını substratlarından çıkararak, fosforik asit monoesterlerinin bir fosfat iyonuna hidrolizi yoluyla kinaz aktivitesini tersine çevirir ve serbest bir hidroksil grubunu geride bırakır. Protein fosfatazlar yapısal ve fonksiyonel olarak çeşitlidir ve katalitik mekanizmalarına, inhibitör duyarlılıklarına ve substrat tercihlerine bağlı olarak dört ana gruba ayrılır. Bu kategoriler arasında fosfoprotein fosfatazlar (PPP), fosfotirozin fosfatazlar (PTP), Mg2+/Mn2+-bağımlı protein fosfatazlar (PPM) ve aspartat bazlı protein fosfatazlar bulunur.
Protein kinaz ve fosfatazların aktivitesi ve rolü
Protein kinazlar ve fosfatazlar moleküler anahtarlar olarak işlev görür. Bu enzimlerin bazıları, hücreler içinde optimum bir ATP:ADP oranı algılayarak hücresel homeostazın korunmasına yardımcı olur. Azalmış bir ATP:ADP oranı tehlikeli enerji durumunu yansıtır ve protein kinaz aktivitesini tetikler. Protein kinazlar, ATP üreten yolları uyararak proteinlerin fosforilasyonunu katalize eder. Tersine, protein fosfatazlar yüksek ATP:ADP seviyelerini algılar ve hedef proteinlerin defosforilasyonunu katalize ederler. Birlikte çalıştıklarında, bu enzimler genellikle dış uyaranlara yanıt olarak hücredeki kritik yolları ve süreçleri modüle eder.
