La phosphorylation est un processus fondamental de biochimie qui se produit non seulement dans l'organisme humain mais dans tous les organismes vivants avec un noyau et les bactéries. C'est un composant indispensable de la transduction du signal intracellulaire et un moyen important de contrôler le comportement cellulaire. Surtout, les composants de protéines sont phosphorylés, mais d'autres molécules tels que les sucres peuvent également servir de substrats. Au niveau chimique de l'observation, la phosphorylation de protéines résulte en un acide phosphorique ester liaison.
Qu'est-ce que la phosphorylation?
La phosphorylation est un processus fondamental de biochimie qui se produit dans l'organisme humain. La phosphorylation fournit de l'énergie à la cellule. Le terme phosphorylation fait référence au transfert de phosphate groupes au bio molécules - généralement les résidus d'acides aminés qui faire protéines. Les phosphates ont une structure tétraédrique constituée d'un atome central de phosphore et quatre entourant liés par covalence oxygène des atomes. Phosphate les groupes ont une double charge négative. Leur transfert vers une molécule organique se fait par des enzymes, soi-disant kinases. Consommant de l'énergie, ceux-ci lient généralement le phosphate résidu à un groupe hydroxy d'une protéine, formant un acide phosphorique ester. Cependant, ce processus est réversible, c'est-à-dire qu'il peut être inversé, là encore par certains enzymes. Tel enzymes, qui clivent le phosphate geuppen, sont généralement appelées phosphatases. Les kinases et les phosphatases représentent chacune une classe distincte d'enzymes qui peuvent être subdivisées en sous-classes selon divers critères, tels que la nature du substrat ou le mécanisme d'activation.
Fonction et tâche
Une importance cruciale des phosphates, en particulier des polyphosphates, dans l'organisme est l'apport d'énergie. L'exemple le plus frappant est l'ATP (adénosine triphosphate), qui est considéré comme le principal transmetteur d'énergie dans le corps. Par conséquent, le stockage d'énergie dans l'organisme humain signifie généralement la synthèse d'ATP. Pour ce faire, un résidu de phosphate doit être transféré sur une molécule d'ADP (adénosine diphosphate) de sorte que sa chaîne de groupes phosphate liés par des liaisons anhydride phosphorique soit étendue. La molécule résultante est appelée ATP (adénosine triphosphate). L'énergie ainsi stockée est obtenue à partir du nouveau clivage de la liaison, laissant derrière ADP. Le clivage d'un autre phosphate est également possible, formant de l'AMP (adénosine monophosphate). Chaque clivage d'un phosphate met à disposition de la cellule plus de 30 kJ par mole. Les sucres sont également phosphorylés au cours du métabolisme des glucides humains pour des raisons énergétiques. La glycolyse est également appelée «phase de collecte» et «phase de gain» car l'énergie sous forme de groupes phosphate doit d'abord être investie dans les matières de départ pour le gain ultérieur d'ATP. En plus, glucose, par exemple, comme le glucose-6-phosphate, ne peut plus diffuser sans entrave à travers le membrane cellulaire et est donc fixé à l'intérieur de la cellule, où il est nécessaire pour d'autres étapes métaboliques importantes. De plus, les phosphorylations et leurs réactions d'inversion, ainsi que l'inhibition allostérique et compétitive, représentent les mécanismes cruciaux de régulation de l'activité cellulaire. Dans ce processus, les protéines sont principalement phosphorylées ou déphosphorylées. le acides aminés les plus couramment modifiés sont la sérine, la thréonine et la tyrosine, qui sont présentes dans les protéines, la sérine étant impliquée dans l'écrasante majorité des phosphorylations. Pour les protéines à activité enzymatique, les deux processus peuvent conduire à l'activation ou à l'inactivation, selon la structure de la molécule. Alternativement, la (dé) phosphorylation en transférant ou en retirant une double charge négative peut également conduire à un changement dans la conformation de la protéine de telle sorte que certains autres molécules peut se lier aux domaines protéiques affectés ou tout simplement pas. Un exemple de ce mécanisme est la classe des récepteurs couplés aux protéines G. Les deux mécanismes jouent un rôle de premier plan dans la transduction du signal au sein de la cellule et dans la régulation du métabolisme cellulaire. Ils peuvent influencer le comportement d'une cellule soit directement via l'activité enzymatique, soit indirectement, via une transcription et une traduction modifiées de l'ADN.
Maladies et affections
Aussi universelles et fondamentales que soient les fonctions des phosphorylations, les conséquences lorsque ce mécanisme de réaction est altéré sont multiples. Un défaut ou une inhibition de la phosphorylation, généralement déclenché par une carence en protéines kinases ou leur défectuosité, peut conduire aux maladies métaboliques, aux maladies du système nerveux et les muscles, ou les dommages aux organes individuels, entre autres. Premièrement, les cellules nerveuses et musculaires sont souvent affectées, ce qui se manifeste par des symptômes neurologiques et une faiblesse musculaire. A petite échelle, certains troubles des kinases ou phosphatases peuvent être compensés par l'organisme, puisque dans certains cas plusieurs voies sont disponibles pour la transmission d'un signal et ainsi le «site défectueux» dans la chaîne de signal peut être contourné. Ensuite, par exemple, une autre protéine remplace la protéine défectueuse. Une efficacité enzymatique réduite, en revanche, peut être compensée en produisant simplement plus. Les toxines internes et externes ainsi que les mutations génétiques sont des causes possibles d'une carence ou d'un dysfonctionnement des kinases et des phosphatases. Si une telle mutation a lieu dans l'ADN du mitochondries, il y a des effets négatifs sur la phosphorylation oxydative et donc la synthèse de l'ATP, tâche principale de ces organites cellulaires. L'une de ces maladies mitochondriales est la LHON (neuropathie optique héréditaire de Leber), dans laquelle il y a une perte rapide de la vision, parfois en association avec arythmies cardiaques. Cette maladie est héritée de la mère, c'est-à-dire exclusivement de la mère, puisque seul son ADN mitochondrial est transmis à l'enfant, contrairement à celui du père.
