Phosphorylierung
BiologieAnhängen einer Phosphatgruppe an ein Protein durch eine Kinase, einer der wichtigsten Mechanismen, mit denen Zellen Signale weiterleiten und Enzyme an- oder abschalten. Gegenteil ist die Dephosphorylierung. Viele Peptidwirkungen entfalten sich über Phosphorylierungs-Kaskaden.
Ausführlich erklärt
Bei der Phosphorylierung überträgt eine Kinase die endständige Phosphatgruppe von ATP auf eine bestimmte Aminosäure eines Zielproteins. Bei Tieren betrifft das vor allem Serin, Threonin und Tyrosin. Die zusätzliche negative Ladung verändert die Form des Proteins, sodass es aktiviert oder gehemmt wird oder neue Bindungspartner erkennt. Phosphatasen entfernen die Gruppe wieder, wodurch das System schnell und umkehrbar schaltbar ist.
Ein Beispiel ist der Insulinrezeptor. Bindet Insulin, phosphorylieren sich die Rezeptoruntereinheiten gegenseitig an Tyrosinresten. Daran docken Adapterproteine an, und eine Kaskade über PI3K und Akt setzt ein, die letztlich den Glukosetransporter GLUT4 an die Zelloberfläche bringt.
Bedeutung in der Peptidforschung
Für die Peptidforschung ist die Phosphorylierung ein wichtiges Messinstrument. Um nachzuweisen, dass ein Peptid einen Rezeptor aktiviert, messen Labore häufig die Phosphorylierung nachgeschalteter Proteine wie ERK, Akt oder CREB, etwa mit Western Blots oder phosphospezifischen Antikörpern. Viele Mechanismushypothesen zu experimentellen Peptiden beruhen auf solchen Zellkulturmessungen. Auch das Abschalten von Rezeptoren durch GPCR-Kinasen ist ein Phosphorylierungsvorgang.
Einordnung
Eine gemessene Phosphorylierung in Zellkultur belegt eine Signalaktivierung, aber keine Wirkung im Organismus. Nicht zu verwechseln ist der Begriff mit der oxidativen Phosphorylierung, der ATP-Bildung in den Mitochondrien, die ein ganz anderer Vorgang ist.