Chapter 6: Protein Function

Back to chapter

6.6:

Protein Kinases and Phosphatases

JoVE Core
Cell Biology

É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.

JoVE Core Cell Biology

Protein Kinases and Phosphatases

Vídeo Anterior
6.5: Cooperative Allosteric Transitions

Próximo Vídeo
6.7: GTPases and their Regulation

Idiomas

COMPARTILHAR

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

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

6.6:

Protein Kinases and Phosphatases

تخضع البروتينات لتعديلات كيميائية تؤدي إلى تغييرات في شحنة البروتينات وهيكلها وتشكيلها. تعد الفسفرة، والأستلة، والجلكزة، والنترزة، والانتشار، والتشحيم، والمثيلة، والتحلل البروتيني تعديلات مختلفة للبروتينات تنظم نشاط البروتين. مثل هذه التعديلات عادة ما تكون مدفوعة بالإنزيم.

كينازات البروتين

يتم تنظيم العديد من البروتينات في الخلية عن طريق الفسفرة، إضافة مجموعة الفوسفات. تضيف عائلة من الإنزيمات تسمى كينازات مجموعات الفوسفات إلى ركيزة البروتين. تعمل الكينازات على فسفرة أهدافها عن طريق نقل مجموعة الفوسفات الطرفية من ATP (أو GTP) إلى ركيزتها. تنتمي كينازات البروتين إلى عائلة واسعة من الإنزيمات التي تشترك في المجال التحفيزي المكون من 290 من الأحماض الأمينية. داخل البروتين، يمكن أن تحدث الفسفرة في العديد من الأحماض الأمينية المختلفة. بناءً على ركائزها المستهدفة، يمكن تصنيف كينازات البروتين على أنها كينازات الهيستيدين، كينازات سيرين-ثريونين، كينازات التيروزين.

< الفوسفاتيز

تعكس الفوسفاتاز نشاط الكيناز عن طريق إزالة مجموعات الفوسفات من ركائزها من خلال التحلل المائي لأحادي أسترات حمض الفوسفوريك إلى أيون الفوسفات، تاركاً وراءه مجموعة هيدروكسيل حرة. &#160؛ تتنوع فوسفاتازات البروتين من الناحية الهيكلية والوظيفية ويتم تصنيفها إلى أربع مجموعات رئيسية اعتماداً على آليتها التحفيزية وحساسية المثبط وتفضيل الركيزة. تشمل هذه الفئات فسفاتازات البروتين الفوسفاتي (PPP)، وفوسفاتازات الفوسفاتيروزين (PTP)، و Mg ²⁺ / Mn ^{Mg²⁺/Mn²⁺– فوسفاتازات البروتين المعتمدة (PPM)، وفوسفاتازات البروتين المعتمدة على الأسبارتات .}

نشاط ودور إنزيمات البروتين والفوسفاتازات

تعمل كينازات البروتين والفوسفاتازات كمفاتيح جزيئية. تساعد بعض هذه الإنزيمات في الحفاظ على التوازن الخلوي من خلال استشعار نسبة ATP: ADP المثلى داخل الخلايا. انخفاض ATP: يعكس ADP حالة الطاقة الضعيفة، مما يؤدي إلى نشاط بروتين كينيز. تعمل كينازات البروتين على تحفيز فسفرة البروتينات، مما يحفز مسارات إنتاج ATP. وعلى العكس من ذلك، فإن فوسفاتازات البروتين تستشعر مستويات عالية من ATP: ADP وتحفز نزع الفسفرة للبروتينات المستهدفة. تعدل هذه الإنزيمات معاً المسارات والعمليات الحرجة في الخلية، غالباً استجابة للمنبهات الخارجية.

Leitura Sugerida

Barford, David, Amit K. Das, and Marie-Pierre Egloff. "The structure and mechanism of protein phosphatases: insights into catalysis and regulation." Annual review of biophysics and biomolecular structure 27, no. 1 (1998): 133-164.
Nestler, Eric J., and Paul Greengard. "Protein phosphorylation in the brain." Nature 305, no. 5935 (1983): 583-588.
Ardito, Fatima, Michele Giuliani, Donatella Perrone, Giuseppe Troiano, and Lorenzo Lo Muzio. "The crucial role of protein phosphorylation in cell signaling and its use as targeted therapy." International journal of molecular medicine 40, no. 2 (2017): 271-280.

Tags

Protein Kinases Phosphatases Kinases Phosphatases