Fosforilasyon bölgeleri, PO4 olarak bilinen bir fosfat grubunun eklenmesine veya çıkarılmasına uğrayan belirli molekül alanlarıdır. Hücredeki proteinlerin düzenlenmesinde özellikle önemlidirler. Fosforilasyon, proteini aktive edebilir veya devre dışı bırakabilir ve hücrede yolakları düzenlemenin önemli bir yoludur. Tek bir protein birçok fosforilasyon bölgesine sahip olabilir ve her bir hücre, onlardan birine sahip olabilir. Kötüleşen fosforilasyonun bazı sonuçları kanser ve diyabet içerebilir.
Fosforile edilebilen proteinler, reaksiyonların hızını büyük ölçüde hızlandıran protein enzimlerini içerir. Bir proteinin fosforilasyonu, işlevini veya hücre içindeki lokalizasyonunu değiştirebilir. Bireysel enzimler, aktif formlarının fosforlanmış veya boş fosforilasyon alanlarına sahip olup olmadıklarına göre değişir.
Reseptörler ayrıca önemli fosforilasyon bölgeleridir. Bu sinyalleri iletir ve sinyal iletim yolları genellikle fosforilasyon bölgeleri tarafından düzenlenir. Bunları düzenleme için avantajlı kılan faktörlerden biri, sinyal reaksiyonlarının zamanlamasının bir saatten bir saniyeye kadar değişebilmesidir. Fosforilasyon yolları, sırayla fosfori yapan bir dizi protein ile oldukça karmaşık olabilir. Bu, bir yolun amplifikasyonuna yol açar.
Fosfat ekleyen bir proteine kinaz denir. Bunlar, hücre içerisinde çok sayıda reaksiyonu düzenler. Bir fosforil grubunu çıkaran proteinlere fosfataz denir.
Kinazlar, fosfat grubunu adenozin trifosfattan (ATP) elde eder. Fosfat grubunu üç amino asitten birine (serin, treonin veya tirozin) eklerler. Diğerleri üçünün hepsine, hatta histidin gibi ilave amino asitlere etki edebilir. Bazı kinazların birden fazla özelliği vardır ve birden fazla hedefe etki edebilir. Bu geniş hedef spesifikliği, tek bir sinyalle çoklu yolların koordineli olarak düzenlenmesini sağlar.
Kinazların çok önemli bir alt grubu, serin / treonin protein kinazlarıdır . Fosforilasyon bölgeleri OH serin veya treonin grubudur. Bu kinazlarla fosforilasyon kimyasal sinyallerle ve ayrıca DNA hasarı gibi olaylarla düzenlenebilir. MAP kinazları bu tip iyi çalışılmış bir gruptur ve MAP kinazlarının bir alt grubu, hücre dışı sinyale düzenlenen kinazlar (ERK) olarak bilinir.
ERK fosforilasyonu hücre içi bir sinyalizasyon mekanizması olarak yaygın şekilde ifade edilir. Bu ERK kinazlarında önemli olan, hücre dışı sinyalleri iletmeleri ve onları hücre içinde büyütmeleridir. Yol, büyüme faktörleri, hormonlar ve kanserojenler dahil olmak üzere birçok farklı hücre dışı faktör tarafından aktive edilir. ERK yolu birçok kanserde bozulmuştur.
Protein fosforilasyonu ve özellikle fosforilasyon bölgelerinin yeri, oldukça aktif bir çalışma alanıdır. Bir hücrede proteinlerin yarısına kadar fosforile edilebilir. Çeşitli şirketler bir proteinin hangi alanlarının fosforile edilebileceğini tahmin etmede uzmanlaşmıştır.
Protein fosforilasyon tahlili genel olarak antikorları kullanır. Bunlar, bir hayvanın bağışıklık sistemi tarafından yabancı istilacılara özgü olan proteinlerdir. Fosforilasyon tarafından indüklenen yapısal değişiklikler için spesifik olan yüzlerce antikor vardır. Proteinler, büyüklük ve yüke göre ayrılan ve 2 boyutlu elektroforez olarak bilinen bir jel üzerinde çalıştırılır. Daha sonra yapıdaki farklılıkları belirlemek için fosfoya özgü antikorla muamele edilir.
Diğer molekül türlerinin de fosforile edilebileceği belirtilmelidir. Örneğin, şekerlerin fosforilasyonu, hücresel metabolizmanın önemli bir parçasıdır. Enerji üreten metabolik yol glikoliz bu tür bir örnektir. Glikozun parçalanmasındaki ilk adım, bir OH grubunun glukoz molekülü üzerindeki fosforilasyonudur.
Adenozin difosfatın (ADP) ATP'ye fosforilasyonu, hücrenin enerji yoğun reaksiyonlarının çoğunun gerçekleşmesi için esastır. ATP, yüksek enerjili bir moleküldür ve bir fosfat grubu bağışladığında enerji yayar. Protein sentezi, ATP tarafından desteklenen birçok önemli hücresel süreç arasındadır.
