Los sitios de fosforilación son áreas particulares de moléculas que se someten a la adición o eliminación de un grupo fosfato conocido como PO4. Son particularmente importantes para la regulación de proteínas en la célula. La fosforilación puede activar o desactivar la proteína y es una forma importante de regular las vías en la célula. Una sola proteína puede tener muchos sitios de fosforilación y cada célula individual puede tener miles de ellos. Algunos resultados de la fosforilación que han salido mal pueden incluir cáncer y diabetes.
Las proteínas que pueden fosforilarse incluyen enzimas proteicas, que aceleran enormemente la velocidad de las reacciones. La fosforilación de una proteína puede cambiar su función o localización en la célula. Las enzimas individuales varían en si su forma activa tiene el sitio de fosforilación fosforilado o vacío.
Los receptores también son sitios importantes de fosforilación. Estas señales de transmisión y las vías de transducción de señales a menudo están reguladas por sitios de fosforilación. Uno de los factores que los hace ventajosos para la regulación es que el tiempo de las reacciones de señalización puede variar desde horas hasta menos de un segundo. Las vías de fosforilación pueden ser muy complejas con una serie de proteínas que fosforilan secuencialmente la siguiente. Esto conduce a la amplificación de una vía.
Una proteína que agrega un fosfato se llama quinasa. Estos regulan una gran cantidad de reacciones dentro de la célula. Las proteínas que eliminan un grupo fosforilo se denominan fosfatasas.
Las quinasas obtienen el grupo fosfato del trifosfato de adenosina (ATP). Añaden el grupo fosfato a uno de los tres aminoácidos: serina, treonina o tirosina. Otros pueden actuar sobre los tres, o incluso sobre aminoácidos adicionales como la histidina. Algunas quinasas tienen múltiples especificidades y pueden actuar sobre más de un objetivo. Esta amplia especificidad del objetivo permite la regulación coordinada de múltiples vías mediante una señal.
Un subgrupo muy importante de quinasas son las proteínas quinasas de serina / treonina. Su sitio de fosforilación es el grupo OH de serina o treonina. La fosforilación de estas quinasas puede ser regulada por señales químicas, así como por eventos como el daño del ADN. Las MAP quinasas son un grupo bien estudiado de este tipo, y un subgrupo de MAP quinasas se conoce como quinasas reguladas por señales extracelulares (ERK).
La fosforilación de ERK se expresa ampliamente como un mecanismo de señalización intracelular. Lo importante de estas cinasas ERK es que transmiten señales extracelulares y las amplifican dentro de la célula. La vía es activada por muchos factores extracelulares diferentes, incluidos factores de crecimiento, hormonas y carcinógenos. La vía ERK se interrumpe en muchos cánceres.
La fosforilación de proteínas, y la ubicación de los sitios de fosforilación en particular, es un campo de estudio muy activo. Hasta la mitad de las proteínas de una célula pueden fosforilarse. Varias empresas se especializan en predecir qué áreas de una proteína pueden fosforilarse.
El ensayo de fosforilación de proteínas generalmente utiliza anticuerpos. Estas son proteínas producidas por el sistema inmunológico de un animal que son específicas para invasores extraños. Hay cientos de anticuerpos que son específicos de los cambios estructurales inducidos por la fosforilación. Las proteínas se procesan en un gel que se separa por tamaño y carga, y se conoce como electroforesis bidimensional. Luego se trata con el anticuerpo fosfoespecífico para determinar las diferencias en la estructura.
Cabe señalar que también se pueden fosforilar otros tipos de moléculas. Por ejemplo, la fosforilación de azúcares es una parte importante del metabolismo celular. La glucólisis de la vía metabólica productora de energía es un ejemplo de ello. El primer paso en la descomposición de la glucosa es la fosforilación de un grupo OH en la molécula de glucosa.
La fosforilación del difosfato de adenosina (ADP) a ATP es esencial para que se produzcan muchas de las reacciones de la célula que consumen mucha energía. El ATP es una molécula de alta energía y emite energía cuando dona un grupo fosfato. La síntesis de proteínas se encuentra entre los muchos procesos celulares importantes impulsados por ATP.