fosfataz - Phosphatase

Bir fosfat anyonunun top ve çubuk modeli.

Olarak biyokimya , bir fosfataz , bir olan enzim bir ayırmak için su kullanan fosforik asit monoester bir içine fosfat iyonu ve bir alkol . Bir fosfataz enzimi için katalize hidroliz olan bir alt-tabaka , bu bir alt sınıfıdır hidrolaz . Fosfataz enzimleri birçok biyolojik fonksiyon için gereklidir, çünkü fosforilasyon (örneğin protein kinazlar tarafından ) ve fosforilasyon (fosfatazlar tarafından) hücresel düzenleme ve sinyalleşmede çeşitli rollere hizmet eder . Fosfatazlar moleküllerden fosfat gruplarını uzaklaştırırken, kinazlar fosfat gruplarının ATP'den moleküllere transferini katalize eder . Kinazlar ve fosfatazlar birlikte, hücrenin düzenleyici ağı için gerekli olan bir translasyon sonrası modifikasyon biçimini yönlendirir .

Fosfataz enzimleri, bir fosfat grubunun hidrojen fosfattan bir alıcıya transferini katalize eden fosforilaz enzimleri ile karıştırılmamalıdır . Hücresel düzenlemedeki yaygınlıkları nedeniyle, fosfatazlar farmasötik araştırmalar için bir ilgi alanıdır.

biyokimya

Bir fosfataz enzimi tarafından katalize edilen genel reaksiyon

Fosfatazlar , bir fosfomonoesterin hidrolizini katalize ederek bir fosfat parçasını substrattan uzaklaştırır . Reaksiyonda su, fosfat iyonuna bağlanan -OH grubu ve diğer ürünün hidroksil grubunu protonlayan H+ ile bölünür . Reaksiyonun net sonucu, bir fosfomonoesterin yok edilmesi ve hem bir fosfat iyonunun hem de serbest hidroksil grubuna sahip bir molekülün yaratılmasıdır.

Fosfatazlar, substratları üzerindeki görünüşte farklı bölgeleri büyük bir özgüllükle defosforile edebilirler. Fosfatazlar için substrat tanımayı yöneten mekanizmalar ve kurallar olan "fosfataz kodunun" belirlenmesi, hala devam eden bir çalışmadır, ancak dokuz ökaryotik "fosfatom" genomunda kodlanan tüm protein fosfatazların ilk karşılaştırmalı analizi artık mevcuttur. Çalışmalar, "yerleştirme etkileşimlerinin" substrat bağlanmasında önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Bir fosfataz , substratı üzerindeki çeşitli motifleri (ikincil yapı elemanları) tanır ve bunlarla etkileşime girer ; bu motifler, aktif bölgesi içinde yer almayan fosfataz üzerindeki kenetlenme bölgelerine düşük afinite ile bağlanır . Her bir bireysel yerleştirme etkileşimi zayıf olmasına rağmen, birçok etkileşim aynı anda meydana gelir ve bağlanma özgüllüğü üzerinde kümülatif bir etki sağlar. Yerleştirme etkileşimleri ayrıca fosfatazları allosterik olarak düzenleyebilir ve böylece katalitik aktivitelerini etkileyebilir.

Fonksiyonlar

Kinazların aksine, fosfataz enzimleri daha geniş bir substrat ve reaksiyon dizisini tanır ve katalize eder. Örneğin, insanlarda Ser/Thr kinazlar, Ser/Thr fosfatazlardan on kat daha fazladır. Bir dereceye kadar, bu eşitsizlik, insan fosfatomunun , yani bir hücre, doku veya organizmada ifade edilen tam fosfataz seti hakkındaki eksik bilgiden kaynaklanır . Birçok fosfataz henüz keşfedilmemiştir ve bilinen çok sayıda fosfataz için bir substrat henüz tanımlanmamıştır. Bununla birlikte, iyi çalışılmış fosfataz/kinaz çiftleri arasında, fosfatazlar, hem biçim hem de işlev açısından kinaz benzerlerinden daha fazla çeşitlilik sergiler; bu, fosfatazlar arasındaki daha düşük koruma derecesinden kaynaklanabilir.

Kalsinörin (PP2B), bağışıklık sistemi işlevinde yer alan bir protein fosfataz enzimidir.

Protein fosfatazlar

Bir protein fosfataz , protein substratının bir amino asit kalıntısını defosforile eden bir enzimdir. Protein kinazlar, proteinleri fosforile ederek sinyal molekülleri olarak hareket ederken, fosfatazlar, hücre içi sinyal sisteminin gelecekte kullanılmak üzere sıfırlanabilmesi için gerekli olan fosfat grubunu uzaklaştırır. Kinazların ve fosfatazların ikili çalışması, hücrenin düzenleyici ağının önemli bir unsurunu oluşturur. Fosforilasyon (ve defosforilasyon), proteinlerde translasyon sonrası modifikasyonun en yaygın modları arasındadır ve herhangi bir zamanda, tüm proteinlerin %30'una kadar fosforile olduğu tahmin edilmektedir. İki önemli protein fosfataz, PP2A ve PP2B'dir. PP2A, DNA replikasyonu, metabolizma, transkripsiyon ve gelişim gibi çoklu düzenleyici işlemlerde yer alır. PP2B olarak da adlandırılan kalsinörin , çoğalmasına dahil olan T hücrelerinin ; bu nedenle bağışıklık sistemini baskılamaya çalışan bazı ilaçların hedefidir.

Nükleozidler ve nükleotitler, nükleotidlerden nükleotidazlar tarafından ayrılan bir fosfat ile farklılık gösterir.

nükleotidazlar

Bir nükleotidaz bir hidrolizini katalize eden bir enzim olan nükleotid bir şekillendirme, nükleoziti ve bir fosfat iyonu. Nükleotidazlar, hücresel homeostaz için gereklidir , çünkü nükleotidlerin nükleositlere dengeli bir oranını korumaktan kısmen sorumludurlar. Bazı nükleotidazlar hücrenin dışında işlev görür ve hücreye taşınabilen ve kurtarma yolları yoluyla nükleotidleri yeniden oluşturmak için kullanılabilen nükleositler oluşturur . Hücre içinde, nükleotidazlar, stres koşulları altında enerji seviyelerinin korunmasına yardımcı olabilir. Oksijenden ve besinlerden yoksun bir hücre , hücrenin birincil enerji para birimi olan ATP gibi nükleosit trifosfat seviyelerini artırmak için daha fazla nükleotidi katabolize edebilir .

glukoneogenezde

Fosfatazlar ayrıca glukoneogenezdeki ara ürünler gibi karbonhidratlar üzerinde de etkili olabilir . Glukoneogenez, glikozun karbonhidrat olmayan öncüllerden oluşturulduğu biyosentetik bir yoldur ; yol esastır çünkü birçok doku sadece glikozdan enerji elde edebilir. İki fosfataz, glukoz-6-fosfataz ve fruktoz-1,6-bisfosfataz, glukoneogenezde geri dönüşü olmayan adımları katalize eder. Her biri, altı karbonlu bir şeker fosfat ara maddesinden bir fosfat grubunu ayırır .

sınıflandırma

Daha büyük fosfataz sınıfı içinde, Enzim Komisyonu 104 farklı enzim ailesini tanır. Fosfatazlar, katalitik alanlarda substrat özgüllüğü ve dizi homolojisi ile sınıflandırılır. Yüzden fazla ailede sınıflandırılmalarına rağmen, tüm fosfatazlar hala aynı genel hidroliz reaksiyonunu katalize eder.

İn vitro deneylerde, fosfataz enzimleri birçok farklı substratı tanıyor gibi görünmektedir ve bir substrat birçok farklı fosfataz tarafından tanınabilir. Bununla birlikte, deneyler in-vivo yapıldığında, fosfataz enzimlerinin inanılmaz derecede spesifik olduğu gösterilmiştir. Bazı durumlarda, bir protein fosfataz (yani, protein substratlarını tanımasıyla tanımlanan), protein olmayan substratların fosforilasyonunu katalize edebilir. Benzer şekilde, çift özgüllükteki tirozin fosfatazlar , sadece tirozin kalıntılarını değil , aynı zamanda serin kalıntılarını da fosforile edebilir . Böylece, bir fosfataz, çoklu fosfataz ailelerinin niteliklerini sergileyebilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar