Fosforilasyon, bir bileşiğe bir fosfat grubunun (P04 3- ) eklendiği kimyasal bir işlemdir. Normalde organik kimyaya uygulanır ve tüm canlı organizmalar için çok önemlidir. İşlem, protein sentezinde ve enerji depolayan ve sağlayan bir molekül olan adenozin
Normal olarak, bir moleküle fosfat grubunun eklenmesini içeren biyokimyasal reaksiyonlar için enerji gereklidir. Genellikle, bu enerji ATP moleküllerinden gelir. ATP, biri kolayca çıkarılabilecek üç fosfat grubu içerir. Bu grubun çıkarılması, fosfat grubunun başka bir moleküle - örneğin glikoz ilave edildiği bir fosforilasyon reaksiyonunu sağlamak için kullanılabilen önemli miktarda enerji salmaktadır. Böylece, fosfat grupları ATP'den diğer moleküllere kolayca aktarılabilir.
Ancak bu reaksiyonlar, ATP ve reseptör molekülünün, transferin gerçekleşebilmesi için bir araya getirilmesini gerektirir. Bu kinaz olarak bilinen enzimler ile elde edilir. Bunlar, birkaç yüz amino asit içerebilen büyük, karmaşık proteinlerdir. Enzimin şekli çok önemlidir: kinaz enziminin yapısı, reaksiyonun ilerlemesini sağlamak için hem ATP'nin hem de reseptör molekülünün yakınına yerleştirilebileceği şekildedir. Bir örnek, bir fosfat grubunun ATP'den gliserole transferini kolaylaştıran gliserol kinazdır; bu, hücre zarlarında kullanılan fosfolipitler üreten işlemin bir parçasıdır.
ATP'nin kendisi, ATP'yi üretmek için adenosin difosfata (ADP) bir fosfat grubunun eklendiği, oksidatif fosforilasyon adı verilen iyi bilinen bir fosforilasyon işlemi ile üretilir. Bu işlem için enerji, en sonunda yediğimiz gıdalardan, ama daha özel olarak glikozun oksidasyonundan gelir. Çok adımlı çok karmaşık bir işlemdir, ancak basit bir ifadeyle, glukozdan elde edilen enerji, NADH ve FADH2 olarak bilinen ve reaksiyonun geri kalanına enerji sağlayan iki bileşik oluşturmak için kullanılır. Bileşikler, kolayca okside olabilmeleri için elektronlarla kolayca parçalanan indirgeyici ajanlardır. Fosfat grupları, NADH ve FADH2'nin oksidasyonu ile salınan enerji kullanılarak ATP moleküllerine eklenir; bu reaksiyon, ATP sentetaz enzimi ile kolaylaştırılır.
Bitkilerde ve hayvanlarda birçok farklı kinaz bulunur. Pek çok hücresel süreçteki önemi nedeniyle, bir fosforilasyon tahlili ortak bir laboratuar prosedürü haline gelmiştir. Bu, protein fosforilasyonunun yapılıp yapılmadığını kontrol etmek ve bazı durumlarda kapsamını ölçmek için hücre materyali numunelerinin testini içerir. Fosforilasyonu kontrol etmek için kullanılan, radyoizotoplu fosfat gruplarını etiketleme, fosforile edilmiş proteine özgü antikorların kullanımı ve kütle spektrometrisi gibi birçok farklı yöntem vardır.
2011 yılı itibariyle, ekstra sinyal regüle kinazlar (ERK) - hücre içindeki sinyal aktivitelerinde yer alan enzimler - özel ilgi alanıdır. ERK fosforilasyonu, mitoz ve hücre bölünmesiyle ilgili diğer işlemler dahil olmak üzere çeşitli hücre fonksiyonlarının düzenlenmesinde rol oynar. Bu işlem, kanserojen maddeler ve virüs enfeksiyonları tarafından aktive edilebilecek ve kontrolsüz hücre bölünmesine ve diğer kansere bağlı etkilere yol açabileceğinden, bazı kanser araştırma alanlarıyla ilgilidir. Bu sürecin inhibe edilmesini içeren olası kanser tedavileri konusunda araştırmalar devam etmektedir. Bir fosforilasyon tahlili, bu maddede etkinlikleri için farklı maddeleri test etmek için kullanılabilir.
