Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шар и палка модель фосфат-аниона.

В биохимии , А фосфатазы представляют собой фермент , который использует воду для расщепления фосфорной кислоты моноэфира в фосфатном ион и спирт . Поскольку фосфатазы фермент катализирует на гидролиз его субстрата , это подкатегория гидролаз . [1] Ферменты фосфатазы необходимы для многих биологических функций, потому что фосфорилирование (например, протеинкиназами ) и дефосфорилирование (фосфатазами) выполняют различные роли в клеточной регуляции.и сигнализация . [2] В то время как фосфатазы удаляют фосфатные группы из молекул, киназы катализируют передачу фосфатных групп молекулам от АТФ . Вместе киназы и фосфатазы направляют форму посттрансляционной модификации, которая важна для регуляторной сети клетки. [3]

Ферменты фосфатазы не следует путать с ферментами фосфорилазы , которые катализируют перенос фосфатной группы от гидрофосфата к акцептору. Из-за того, что фосфатазы превалируют в клеточной регуляции, они представляют интерес для фармацевтических исследований. [4] [5]

Биохимия [ править ]

Общая реакция, катализируемая ферментом фосфатазой

Фосфатазы катализируют на гидролиз в виде phosphomonoester, удаление фосфата фрагмента от подложки. В реакции вода расщепляется, при этом группа -ОН присоединяется к фосфатному иону, а H + протонирует гидроксильную группу другого продукта. Конечным результатом реакции является разрушение фосфомоноэфира и образование как фосфат-иона, так и молекулы со свободной гидроксильной группой. [4]

Фосфатазы способны дефосфорилировать, казалось бы, разные участки на своих субстратах с большой специфичностью. Идентификация «кода фосфатазы», ​​то есть механизмов и правил, управляющих распознаванием субстрата для фосфатаз, все еще находится в стадии разработки, но уже доступен первый сравнительный анализ всех протеинфосфатаз, кодируемых в девяти «фосфатомных» геномах эукариот . [6] Исследования показывают, что так называемые «стыковочные взаимодействия» играют важную роль в связывании субстрата. [3] Фосфатаза распознает различные мотивы и взаимодействует с ними.(элементы вторичной структуры) на его подложке; эти мотивы связываются с низким сродством с сайтами стыковки на фосфатазе, которые не содержатся в ее активном сайте . Хотя каждое отдельное стыковочное взаимодействие является слабым, многие взаимодействия происходят одновременно, обеспечивая кумулятивный эффект на специфичность связывания. [7] Докинговые взаимодействия могут также аллостерически регулировать фосфатазы и, таким образом, влиять на их каталитическую активность. [8]

Функции [ править ]

В отличие от киназ, ферменты фосфатазы распознают и катализируют более широкий спектр субстратов и реакций. Например, у людей Ser / Thr-киназ в десять раз больше, чем Ser / Thr-фосфатаз. [4] В некоторой степени это несоответствие является результатом неполного знания фосфатома человека , то есть полного набора фосфатаз, экспрессируемых в клетке, ткани или организме. [3] Многие фосфатазы еще предстоит открыть, а для многих известных фосфатаз еще предстоит идентифицировать субстрат. Однако среди хорошо изученных пар фосфатаза / киназа фосфатазы демонстрируют большее разнообразие, чем их киназные аналоги, как по форме, так и по функциям; это может быть результатом меньшей степени консервативности среди фосфатаз. [4]

Кальциневрин (PP2B) - фермент протеинфосфатазы, участвующий в функционировании иммунной системы.

Протеиновые фосфатазы [ править ]

Основная статья: Протеиновая фосфатаза

Протеин фосфатазы является ферментом , который дефосфорилирует аминокислота , остаток ее белкового субстрата. В то время как протеинкиназы действуют как сигнальные молекулы, фосфорилируя белки, фосфатазы удаляют фосфатную группу, что важно для того, чтобы система внутриклеточной сигнализации могла быть перезагружена для будущего использования. Тандемная работа киназ и фосфатаз составляет важный элемент регуляторной сети клетки. [9] Фосфорилирование (и дефосфорилирование) является одним из наиболее распространенных способов посттрансляционной модификации белков, и, по оценкам, в любой момент времени до 30% всех белков фосфорилируются. [10] [11]Две известные протеинфосфатазы - это PP2A и PP2B. PP2A участвует во множестве регуляторных процессов, таких как репликация ДНК, метаболизм, транскрипция и развитие. PP2B, также называемый кальциневрином , участвует в пролиферации Т-клеток ; из-за этого он является мишенью некоторых лекарств, подавляющих иммунную систему. [9]

Нуклеозиды и нуклеотиды отличаются одним фосфатом, который от нуклеотидов отщепляется нуклеотидазами.

Нуклеотидазы [ править ]

Основная статья: Нуклеотидаза

Нуклеотидаза представляет собой фермент , который катализирует гидролиз нуклеотида , образуя нуклеозид и ион фосфата. [12] Нуклеотидазы необходимы для клеточного гомеостаза , потому что они частично отвечают за поддержание сбалансированного соотношения нуклеотидов к нуклеозидам. [13] Некоторые нуклеотидазы функционируют вне клетки, создавая нуклеозиды, которые могут транспортироваться в клетку и использоваться для регенерации нуклеотидов посредством путей спасения . [14] Внутри клетки нуклеотидазы могут помочь поддерживать уровень энергии в стрессовых условиях. Клетка, лишенная кислорода и питательных веществ, может катаболизироватьбольше нуклеотидов для повышения уровня нуклеозидтрифосфатов, таких как АТФ , первичной энергетической валюты клетки. [15]

В глюконеогенезе [ править ]

Фосфатазы также могут действовать на углеводы , такие как промежуточные продукты в глюконеогенезе . Глюконеогенез - это путь биосинтеза, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников; этот путь важен, потому что многие ткани могут получать энергию только из глюкозы. [9] Две фосфатазы, глюкозо-6-фосфатаза и фруктозо-1,6-бисфосфатаза, катализируют необратимые стадии глюконеогенеза. [16] [17] Каждый из них отщепляет фосфатную группу из шестиуглеродного сахарного фосфатного промежуточного соединения.

Классификация [ править ]

В рамках более широкого класса фосфатаз Комиссия по ферментам распознает 104 различных семейства ферментов. Фосфатазы классифицируются по субстратной специфичности и гомологии последовательностей в каталитических доменах. [3] Несмотря на их классификацию более чем на сто семейств, все фосфатазы по-прежнему катализируют одну и ту же общую реакцию гидролиза. [1]

В экспериментах in vitro ферменты фосфатазы, по-видимому, распознают множество различных субстратов, и один субстрат может распознаваться многими различными фосфатазами. Однако, когда эксперименты проводились in vivo, ферменты фосфатазы оказались невероятно специфичными. [3] В некоторых случаях протеинфосфатаза (т. Е. Определяемая по распознаванию белковых субстратов) может катализировать дефосфорилирование небелковых субстратов. [4] Точно так же тирозинфосфатазы с двойной специфичностью могут дефосфорилировать не только остатки тирозина , но и остатки серина . Таким образом, одна фосфатаза может проявлять качества нескольких семейств фосфатаз. [9]

См. Также [ править ]

  • Кислая фосфатаза
  • Щелочная фосфатаза
  • Семейство эндонуклеаз / экзонуклеаз / фосфатаз
  • Киназа
  • Фосфатом
  • Фосфотрансфераза
  • Протеинфосфатаза
  • Протеиновая фосфатаза 2 (PP2A)

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "ФЕРМЕНТ: 3.1.3.-" . фермент.expasy.org . Проверено 21 февраля 2017 .
  2. ^ Либерти, Сусанна; Сакко, Франческа; Кальдероне, Альберто; Перфетто, Ливия; Яннучелли, Марта; Панни, Симона; Сантонико, Елена; Пальма, Анита; Нардоцца, Аурелио П. (01.01.2013). «HuPho: портал фосфатазы человека» (PDF) . Журнал FEBS . 280 (2): 379–387. DOI : 10.1111 / j.1742-4658.2012.08712.x . PMID 22804825 .  
  3. ^ a b c d e Сакко, Франческа; Перфетто, Ливия; Кастаньоли, Луиза; Чезарени, Джанни (2012-08-14). «Взаимодействие с фосфатазой человека: запутанный семейный портрет» . Письма FEBS . 586 (17): 2732–2739. DOI : 10.1016 / j.febslet.2012.05.008 . PMC 3437441 . PMID 22626554 .  
  4. ^ а б в г д Ли, Сюнь; Вильманнс, Матиас; Торнтон, Джанет; Кон, Майя (14 мая 2013 г.). "Выяснение сетей человеческого фосфатаза-субстрат". Научная сигнализация . 6 (275): RS10. DOI : 10.1126 / scisignal.2003203 . PMID 23674824 . 
  5. ^ Боденмиллер, Бернд; Ванка, Стефани; Крафт, Клодин; Урбан, Йорг; Кэмпбелл, Дэвид; Педриоли, Патрик Дж .; Герритс, Бертран; Пикотти, Паола; Лам, Генри (21 декабря 2010 г.). «Фосфопротеомный анализ выявляет взаимосвязанные общесистемные реакции на нарушения киназ и фосфатаз в дрожжах» . Научная сигнализация . 3 (153): RS4. DOI : 10.1126 / scisignal.2001182 . PMC 3072779 . PMID 21177495 .  
  6. ^ Чен, Марк Дж .; Диксон, Джек Э .; Мэннинг, Джерард (2017-04-11). «Геномика и эволюция протеинфосфатаз». Sci. Сигнал . 10 (474): eaag1796. DOI : 10.1126 / scisignal.aag1796 . ISSN 1945-0877 . PMID 28400531 .  
  7. ^ Рой, Джагори; Сайерт, Марта С. (2008-12-08). «Взлом фосфатазного кода: стыковочные взаимодействия определяют специфичность субстрата». Научная сигнализация . 2 (100): re9. DOI : 10.1126 / scisignal.2100re9 . PMID 19996458 . 
  8. ^ Ременьи, Аттила; Хорошо, Мэтью С; Лим, Венделл A (1 декабря 2006 г.). «Докинг взаимодействия в протеинкиназных и фосфатазных сетях». Текущее мнение в структурной биологии . Катализ и регуляция / Белки. 16 (6): 676–685. DOI : 10.1016 / j.sbi.2006.10.008 . PMID 17079133 . 
  9. ^ а б в г Г., Воет, Джудит; У., Пратт, Шарлотта (01.01.2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне . Вайли. ISBN 9781118129180. OCLC  892195795 .
  10. ^ Коэн, Филипп (2002-05-01). «Истоки фосфорилирования белков». Природа клеточной биологии . 4 (5): E127–130. DOI : 10.1038 / ncb0502-E127 . ISSN 1465-7392 . PMID 11988757 .  
  11. ^ Тонкс, Николас К. (2006). «Белковые тирозинфосфатазы: от генов к функциям и болезням». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология . 7 (11): 833–846. DOI : 10.1038 / nrm2039 . PMID 17057753 . 
  12. ^ "ENZYME entry 3.1.3.31" . фермент.expasy.org . Проверено 21 марта 2017 .
  13. ^ Бьянки, V; Понтис, Э; Райхард, П. (1986). «Взаимосвязь между субстратными циклами и синтезом de novo пиримидин дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в клетках 3T6» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 83 (4): 986–990. DOI : 10.1073 / pnas.83.4.986 . PMC 322995 . PMID 3456577 .  
  14. ^ Циммерманн, Герберт; Зебиш, Матиас; Стретер, Норберт (01.09.2012). «Клеточная функция и молекулярная структура экто-нуклеотидаз» . Пуринергическая сигнализация . 8 (3): 437–502. DOI : 10.1007 / s11302-012-9309-4 . ISSN 1573-9538 . PMC 3360096 . PMID 22555564 .   
  15. ^ Hunsucker, Салли Энн; Mitchell, Beverly S .; Спыхала, Йозеф (01.07.2005). «5'-нуклеотидазы как регуляторы метаболизма нуклеотидов и лекарств». Фармакология и терапия . 107 (1): 1–30. DOI : 10.1016 / j.pharmthera.2005.01.003 . ISSN 0163-7258 . PMID 15963349 .  
  16. ^ "ENZYME entry 3.1.3.9" . фермент.expasy.org . Проверено 21 марта 2017 .
  17. ^ "ENZYME entry 3.1.3.11" . фермент.expasy.org . Проверено 21 марта 2017 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Фосфатазы в Национальной медицинской библиотеке США по предметным медицинским рубрикам (MeSH)