Las proteínas son caballos de batalla celulares. Como enzimas, catalizan reacciones bioquímicas. Las proteínas también actúan como receptores que se unen con otras sustancias y controlan la actividad celular. Como parte de una hormona, las proteínas pueden iniciar o suprimir actividades celulares importantes, como la secreción. Una célula utiliza la fosforilación como un interruptor para activar o desactivar la actividad de proteínas.
Fosfatos y proteínas
Las proteínas son moléculas con una cadena principal de aminoácidos y, generalmente, uno o más grupos laterales. Las fuerzas eléctricas en los átomos de una proteína le dan una forma tridimensional, o conformación, que puede incluir pliegues y anillos complejos. La fosforilación es una reacción química que agrega un grupo de fosfato que consiste en un átomo de fósforo y cuatro átomos de oxígeno a una molécula orgánica como una proteína. El fosfato tiene una carga eléctrica negativa. La fosforilación cambia la conformación de una proteína. El proceso generalmente es reversible; una proteína puede ser fosforilada o desfosforilada, análoga a invertir un bit de computadora entre cero y uno.
Mecanismo
Solo unos pocos aminoácidos pueden aceptar un grupo fosfato. La fuerte carga negativa en un grupo de fosfato cambia la forma en que se forma una proteína y cómo interactúa con el agua. Una proteína que normalmente no interactúa con el agua se volverá hidrófila, amigable con el agua, cuando se fosforila. Este cambio produce modificaciones en las propiedades físicas y bioquímicas de una proteína. Una quinasa es un tipo de enzima que transfiere un fosfato de una molécula de alta energía a otra sustancia, como una proteína. Los científicos han identificado cientos de quinasas que transfieren fosfatos a proteínas específicas.
Actividad enzimática
El cambio conformacional en una enzima causada por la adición de uno o más grupos fosfatos puede activar o inhibir la enzima. Por ejemplo, la fosforilación de la enzima glucógeno sintetasa cambia la forma de la enzima y reduce su actividad. La enzima cataliza la conversión del azúcar pequeño, glucosa, al glucógeno de almidón de cadena larga. El agente fosforilante es la glucógeno sintetasa quinasa 3, o GSK-3, que puede agregar un grupo fosfato a los aminoácidos serina y treonina. En este ejemplo, GSK-3 agrega grupos de fosfatos a los últimos tres serina aminoácidos de la glucógeno sintetasa, lo que dificulta la interacción de la enzima con la glucosa.
Receptores
Los receptores son proteínas dentro de un célula que responde a señales desde el exterior de la célula. La fosforilación puede inhibir o activar receptores. Por ejemplo, el receptor de estrógeno alfa, o ERA, es una proteína que se activa cuando la hormona estrógeno ingresa a la célula. ERA es un factor de transcripción: el ERA activado puede unirse al ADN o al ácido desoxirribonucleico en los cromosomas e influir sobre si los genes específicos se expresarán como proteínas. Sin embargo, ERA solo puede unirse al ADN si primero se fosforila. Una vez que ERA ha sido activado y fosforilado, puede mejorar la transcripción del ADN, estimulando así la producción de ciertas proteínas.
