La fosforilazione è una reazione tra acido fosforico e un altro composto, di norma organico, con eliminazione di una molecola d’acqua per ogni radicale dell’acido introdotto. Negli organismi viventi, tale reazione riveste grande rilevanza in quanto regola l’attività di diverse proteine e rende utilizzabili molte sostanze nutritive e alcune vitamine.
Meccanismi di Fosforilazione e Defosforilazione
La fosforilazione e la defosforilazione ciclica risultano essere i principali meccanismi di regolazione dell’attività di un gran numero di proteine; è noto da tempo, infatti, che l’attività delle proteine può essere comunemente regolata dall’aggiunta o dalla rimozione di gruppi fosfato ai residui amminoacidici della serina, treonina o tirosina.
Enzimi Chiave: Chinasi e Fosfatasi
Le reazioni di fosforilazione sono catalizzate dalle proteine chinasi, mentre quelle di defosforilazione sono catalizzate dalle proteine fosfatasi. Le opposte attività delle chinasi e delle fosfatasi forniscono la cellula di un ‘interruttore’ che può, quindi, accendere o spegnere la funzione di diverse proteine.
Impatto della Fosforilazione sull'Attività Proteica
La reazione di fosforilazione modifica la carica di una proteina, causandone, generalmente, un cambiamento conformazionale; questo effetto può modificare in modo sostanziale il legame del ligando alla proteina e, quindi, la sua attività. Questi enzimi agiscono su tutte le classi di proteine, incluse quelle strutturali, gli enzimi, i canali di membrana e le molecole segnale.
Il 3% ca. di tutte le proteine di lievito sono costituite da chinasi e fosfatasi; questo suggerisce l’importanza della fosforilazione e della defosforilazione anche in cellule più semplici.
Leggi anche: Proteine delle Uova in Polvere
Fosforilazione Ossidativa
La fosforilazione ossidativa, invece, comporta la fosforilazione di ADP per formare ATP grazie al trasferimento di elettroni all’ossigeno nei batteri e nei mitocondri. Questo processo comporta lo sviluppo di un forza proton-motrice durante il trasporto elettronico e il suo successivo utilizzo per alimentare la sintesi dell’ATP.
Chinasi: Regolazione e Funzioni
Le Chinasi sono una famiglia di proteine deputate alla fosforilazione di altre molecole organiche. La fosforilazione è il trasferimento di un gruppo fosfato da una molecola donatrice al substrato specifico. La molecola da cui le chinasi prelevano il gruppo fosfato è nella maggioranza dei casi l'ATP, più raramente un GTP. I substrati fosforilati dalle chinasi sono molti; nella maggior parte dei casi però si tratta di proteine.
La fosforilazione di una proteina rappresenta il sistema più utilizzato dalle cellule per regolare una via metabolica. Attraverso l'aggiunta del gruppo fosfato le proteine possono essere attivate o disattivate. In alcuni casi l'attivazione o la disattivazione sono dirette, in altri casi sono mediate dal legame con un altra molecola, che può avvenire solo se la proteina target è fosforilata (regolazione positiva) o defosforilata (regolazione negativa).
Classi di Chinasi
La classe di chinasi che ha come bersaglio le proteine è la più ampia e diffusa. Questa classe di enzimi è in grado di attaccare selettivamente i residui di tirosina delle proteine bersaglio oppure uno tra i residui di Serina e Treonina.
Tirosina Chinasi
Le tirosina chinasi sono coinvolte nella regolazione di processi fondamentali come crescita, differenziamento, metabolismo e apoptosi. In relazione al coinvolgimento nei meccanismi apoptotici, le tirosina chinasi possono partecipare allo sviluppo ed alla eventuale risoluzione di tumori nell'organismo, per cui sono oggetto di specifiche ricerche medico-scientifiche. Il sito catalitico è formato da due lobi asimmetrici, uno più piccolo dove avviene l'interazione con l'ATP e uno più grande che lega il substrato da fosforilare. Al centro tra i due si colloca una fessura dove ha luogo il trasferimento del gruppo fosfato da un substrato all'altro.
Leggi anche: Recensioni dietologi Castiglione
Quando il ligando interagisce con il recettore nell'ambiente extracellulare, questo subisce una dimerizzazione e diviene capace di reclutare e legare l'ATP. Le tirosina chinasi citoplasmatiche sono anch'esse coinvolte nella regolazione di numerosi importanti processi fisiologici. Il ruolo principale svolto da queste proteine è quello di mediare la risposta dei linfociti T e B del sistema immunitario.
Serina/Treonina Chinasi
L'altra grande famiglia di protein-chinasi è quella costituita dalle chinasi specifiche per la Serina e la Treonina. Questa classe di enzimi è coinvolta nella regolazione di molteplici processi, tra cui alcune fasi del ciclo cellulare. Ciascuna delle tre tipologie di chinasi Aurora è composta da tre domini: un dominio catalitico, che mostra una sequenza molto ben conservata ove è presente il sito di legame dell'ATP e due domini regolatori posizionati in corrispondenza delle estremità N e C della proteina.
Regolazione del Traffico Proteico
La regolazione del traffico proteico è essenziale per il corretto funzionamento delle cellule. Uno dei principali meccanismi di regolazione è la fosforilazione delle proteine di trasporto. Questo processo può attivare o disattivare le proteine, influenzando il loro ruolo nel trasporto vescicolare. Questo processo è influenzato da segnali cellulari che determinano quando e dove le vescicole devono formarsi.
La regolazione del traffico proteico è anche influenzata da segnali extracellulari. Ormoni e fattori di crescita possono attivare vie di segnalazione che influenzano il trasporto delle proteine. Infine, la degradazione delle proteine di trasporto è un altro meccanismo di regolazione.
Leggi anche: Patate lesse: calorie e nutrizione
tags: #fosforilazione #delle #proteine #meccanismi #e #importanza