Vikipediya

Defosforlaşma

Defosforlaşma — Biokimyada, fosforlaşma, fosfat (PO43−) qrupunun üzvi birləşmədən hidroliz yolu ilə çıxarılmasıdır[1]. Fosfor turşusu və anhidridləri ayıraraq və ya əlavə edərək fosforlaşma və onun analoqu olan fosforiləşmə fermentləri aktivləşdirir və deaktiv edir. Defosforiliyasiyanın təzahürü ATF-in ADF və qeyri -üzvi fosfata çevrilməsidir[2] .

Defosforlaşma, parçalayan bir növ hidrolitik ferment və ya hidrolazadan istifadə edir. Fosfor turşusunun monoesterlərini fosfat ionuna və sərbəst hidroksil (-OH) qrupuna malik bir molekula hidroliz etməklə fosfat qruplarını aradan qaldıran fosfataza, defosforlaşmada istifadə olunan ən yaxşı hidrolaza alt sinifidir[3].

Hər bir fizioloji prosesdə geri çevrilə bilən fosforlaşma reaksiyası baş verir və orqanizmin həyat qabiliyyəti üçün protein fosfatazaların düzgün fəaliyyətini zəruri edir. Protein defosforilaşma siqnalda iştirak edən əsas bir proses olduğundan, protein fosfatazaları ürək xəstəliyi, şəkərli diabet və Alzheimer xəstəliyi kimi şərtlərdə iştirak edir[4].

Tarix

redaktə

Defosforlaşmanın kəşfi bir dovşanın skelet əzələlərindən təcrid olunmuş fosforilaza fermentinin öyrənilməsi üzrə bir sıra təcrübələr nəticəsində baş verdi. 1955-ci ildə Edvin Krebs və Edmond Fisşer, fosforilləşmə yolu ilə fosforilazaın b -dən formaya çevrilməsi üçün fosfatın serin qalıqlarına fosfat əlavə edildiyini təyin etmək üçün radioaktiv olaraq etiketlənmiş ATF -dən istifadə etdilər[5]. Sonradan Krebs və Fisşer, bu fosforlaşmanın kinaz kaskadının bir hissəsi olduğunu göstərdilər. Nəhayət, fosforilaza A fermentinin dovşan qaraciyərindən təmizlənməsindən sonra fosfoprotein fosfatazaları I və II müəyyən etmək üçün ion mübadiləsi xromatoqrafiyası istifadə edildi[6].

Bu fosforlaşan zülalların kəşfindən bəri, fosforiləşmə və fosforlaşmanın geri çevrilmə xüsusiyyəti, əsasən fermentativ, həm də enzimatik olmayan zülallar da daxil olmaqla geniş funksional zülallarla əlaqələndirilir[7]. Edvin Krebs və Edmond Fisşer, zülalların geri çevrilə bilən fosforlaşmasını kəşf etdikləri üçün 1992-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatını aldılar[8].

Funksiya

redaktə

Xüsusi hədəf zülallar daxilində serin, treonin və tirozin kimi neytral, lakin qütb amin turşularına aid olan hidroksil qruplarının fosforlaşması və defosforlaşması hər bir fizioloji prosesin tənzimlənməsinin əsas hissəsidir[9]. Fosforlaşma, bir fosfat qrupu tərəfindən hidroksil oksigen ilə ATF-də alfa-fosfatın nukleofilik hücumu yolu ilə bir hidroksilin kovalent modifikasiyasını əhatə edir. Defosforlaşma, bir su molekulu əlavə etməklə və hidrofilin bərpası ilə orijinal fosfat qrupunu buraxaraq hidratasiya reaksiyası ilə fosfat qrupunun çıxarılmasını nəzərdə tutur[10]. Hər iki proses geri çevrilir və ya hər hansı bir mexanizm bir zülalı aktivləşdirmək və ya deaktiv etmək üçün istifadə edilə bilər. Bir proteinin fosforlaşması, aktivliyini artırmaq və ya azaltmaq üçün müəyyən bir ligandla bağlanmasını dəyişdirmək üçün konformasiyasını dəyişdirmək kimi bir çox biokimyəvi təsirə səbəb olur. Fosforiləşdirmə və fosforlaşma, struktur zülallar, fermentlər, membran kanalları, siqnal molekulları və digər kinaz və fosfatazalar kimi hər cür substratda istifadə edilə bilər. Bu proseslərin cəminə fosfor tənzimləmə deyilir. Fosforiliyasiyanı tənzimləməmək xəstəliyə səbəb ola bilər[11].


Protein sintezi zamanı, m-RNT-nı çevirən ribosomlar tərəfindən yaradılan polipeptid zəncirləri, yetkin bir konformasiya qəbul edilməzdən əvvəl işlənməlidir[12]. Protein defosforilləşmə, bir zülalın davranışını dəyişdirmək üçün bir fermenti aktivləşdirmək və ya təsirsiz hala gətirmək üçün bir mexanizmdir. Protein sintez aparatının komponentləri də fosforiləşir və fosforlanır və beləliklə protein sintezinin sürətini tənzimləyir[13] .

Tərcümə sonrası dəyişikliklərin bir hissəsi olaraq, fosfat qrupları serin, treonin və ya tirozindən çıxarıla bilər. Beləliklə, hüceyrədaxili siqnal ötürmə yolları geniş zülalların ardıcıl fosforlaşması və defosforlaşmasından asılıdır[14] .

ATF

redaktə
ATP4− + H2O ⟶ ADP3− + HPO42− + H+

Adenozin trifosfat və ya ATP, bütün canlı orqanizmlərdə sərbəst enerjinin "valyutası" rolunu oynayır. Kortəbii defosforlaşma reaksiyasında, hüceyrə reaksiyalarını tetiklemek üçün istifadə edilən 30.5 kC / mol sərbəst buraxılır[15]. Ümumiyyətlə, ATF-nin fosforlaşması ilə əlaqəli qeyri-spontan reaksiyalar, əlaqəli reaksiyanın sərbəst enerjisindəki mənfi dəyişiklik səbəbiylə kortəbii olur. Bu oksidləşdirici fosforlaşma üçün vacibdir. ATF ADF və qeyri -üzvi fosfata fosforlaşır[16].

Hüceyrə səviyyəsində, ATF-lərin fosforlaşması ionların hüceyrəyə daxil olub -olmamasını təyin edir. Proton nasos inhibitorları, mədə -bağırsaq traktının birbaşa təsir edən bir dərman qrupudur[17].

Xəstəlikdə fosforlaşmanın rolu

redaktə

Patologiya

redaktə

Mədə -bağırsaq traktında membran və proton nasoslarının həddindən artıq defosforlaşması kostik peptik turşularının daha yüksək ifrazat dərəcəsinə səbəb olur. Bu, mədə yanmasına səbəb olur. Helikobakter plori infeksiyası ilə birlikdə, peptik ülser xəstəliyi, fosforlaşmanın səbəb olduğu yüksək pH səviyyəsindən qaynaqlanır[17].

Deposforlaşmanın da ürək xəstəliyi, xüsusən də əsas ürək dərəcəsini təmin edən açar olan aktin-miyozin qarşılıqlı təsirləri ilə əlaqəsi vardır. Deposforlaşma, aktin-miyozin qarşılıqlı təsirini birbaşa idarə edən miyozin dövrünün kinetikasının əsas hissəsidir. Defosforlaşma prosesi kəsildikdə, kalsiuma bağlı ürək atışı pozulur və ya tamamilə dayanır[18].


Müalicə

redaktə

Proton nasoslarının mədə-bağırsaq sisteminin turşuluğunu əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, turşu ilə əlaqəli xəstəliklərin əlamətlərini azaldır[19] . Nəticədə, pH dəyişiklikləri peptik ülser xəstəliyinin əsas səbəbi olan Helikobakter pylori bakteriyalarının sağ qalma nisbətini azaldır[20]. Proton pompası inhibitoru bağırsaqdakı bu bakteriyaları məhv etdikdən sonra eroziv reflü geri çevirir. Ürək xəstəliklərinin müalicəsi, fosforlaşma yolu ilə AMPK -ni inhibə edən dərmanların istifadəsi ilə yaxşılaşmışdır. Şəkərli diabetin müalicəsində, sülfonilüre preparatları insulin müqavimətini azaltmaq və qlükoza istifadəsini artırmaqla, qlükoza daşıyıcısı defosforlaşmasını stimullaşdıra bilir[21].

Araşdırma Tətbiqləri

redaktə

Deposforiləşmə, xüsusən məhdudlaşdırıcı fermentlərdən istifadə edərək klonlaşdırarkən molekulyar biologiyada əsas rol oynaya bilər. Vektorun kəsilmiş ucları, fosforlaşma səbəbiylə bağlanma mərhələsində yenidən bağlana bilər. Defosforiləşdirici fosfatazdan istifadə edərək, yenidən bağlanmanın qarşısını almaq olar. Bu qələvi fosfatazalar tez -tez təbii yolla, ən çox dana bağırsaqlarından alınır.

İstinadlar

redaktə
  1. ↑ Ardito, Fatima. "The crucial role of protein phosphorylation in cell signaling and its use as targeted therapy (Review)". Int J Mol Med. 40 (2). August 2017: 271–280. doi:10.3892/ijmm.2017.3036. PMC 5500920. PMID 28656226.
  2. ↑ Hertog, Jeroen den. "Regulation of protein phosphatases in disease and behaviour". EMBO Rep. 4 (11). November 2003: 1027–1032. doi:10.1038/sj.embor.7400009. PMC 1326379. PMID 14578923.
  3. ↑ FISCHER, EH; KREBS, EG. "Conversion of phosphorylase b to phosphorylase a in muscle extracts". The Journal of Biological Chemistry. 216 (1). Sep 1955: 121–32. doi:10.1016/S0021-9258(19)52289-X. PMID 13252012.
  4. ↑ Khandelwal, RL; Vandenheede, JR; Krebs, EG. "Purification, properties, and substrate specificities of phosphoprotein phosphatase(s) from rabbit liver". The Journal of Biological Chemistry. 251 (16). Aug 25, 1976: 4850–8. doi:10.1016/S0021-9258(17)33194-0. PMID 8449.
  5. ↑ Krebs EG, Beavo JA. "Phosphorylation-dephosphorylation of enzymes". Annu. Rev. Biochem. 48. 1979: 923–59. doi:10.1146/annurev.bi.48.070179.004423. PMID 38740.
  6. ↑ Raju TN. "The Nobel chronicles. 1992: Edmond H Fischer (b 1920) and Edwin G Krebs (b 1918)". Lancet. 355 (9219). June 2000: 2004. doi:10.1016/S0140-6736(05)72951-2. PMID 10859071.
  7. ↑ PDB 1d5r
    Lee JO, Yang H, Georgescu MM, Di Cristofano A, Maehama T, Shi Y, Dixon JE, Pandolfi P, Pavletich NP. "Crystal structure of the PTEN tumor suppressor: implications for its phosphoinositide phosphatase activity and membrane association". Cell. 99 (3). October 1999: 323–34. doi:10.1016/S0092-8674(00)81663-3. PMID 10555148.
  8. ↑ Beltrao P, Trinidad JC, Fiedler D, və b. "Evolution of phosphoregulation: comparison of phosphorylation patterns across yeast species". PLOS Biol. 7 (6). June 2009: e1000134. doi:10.1371/journal.pbio.1000134. PMC 2691599. PMID 19547744.
  9. ↑ Bononi A, Agnoletto C, De Marchi E, və b. "Protein kinases and phosphatases in the control of cell fate". Enzyme Res. 2011. 2011: 329098. doi:10.4061/2011/329098. PMC 3166778. PMID 21904669.
  10. ↑ Celis JE, Madsen P, Ryazanov AG. "Increased phosphorylation of elongation factor 2 during mitosis in transformed human amnion cells correlates with a decreased rate of protein synthesis". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87 (11). June 1990: 4231–5. Bibcode:1990PNAS...87.4231C. doi:10.1073/pnas.87.11.4231. PMC 54082. PMID 2349232.
  11. ↑ Casiday, Rachel. "Energy for the Body: Oxidative Phosphorylation". 22 November 2016 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 5 April 2013.
  12. ↑ Casiday, Rachel. "Oxidation-Reduction Reactions Experiment". Energy for the Body: Oxidative Phosphorylation. Department of Chemistry, Washington University. 22 November 2016 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 24 April 2013.
  13. ↑ Yamauchi, Yasuo. "Plants switch photosystem at high temperature to protect photosystem II". Nature Precedings. 29 July 2011. doi:10.1038/npre.2011.6168.1. 21 February 2020 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 30 September 2021.
  14. ↑ Rokka, A; Aro, EM; Herrmann, RG; Andersson, B; Vener, AV. "Dephosphorylation of photosystem II reaction center proteins in plant photosynthetic membranes as an immediate response to abrupt elevation of temperature". Plant Physiology. 123 (4). Aug 2000: 1525–36. doi:10.1104/pp.123.4.1525. PMC 59108. PMID 10938368.
  15. ↑ Robinson, M. "Proton pump inhibitors: update on their role in acid-related gastrointestinal diseases". International Journal of Clinical Practice. 59 (6). Jun 2005: 709–15. doi:10.1111/j.1368-5031.2005.00517.x. PMID 15924600.
  16. ↑ Gong CX, Grundke-Iqbal I, Iqbal K. "Dephosphorylation of Alzheimer's disease abnormally phosphorylated tau by protein phosphatase-2A". Neuroscience. 61 (4). August 1994: 765–72. doi:10.1016/0306-4522(94)90400-6. PMID 7838376.
  17. ↑ 1 2 Sheikh F, Ouyang K, Campbell SG, və b. "Mouse and computational models link Mlc2v dephosphorylation to altered myosin kinetics in early cardiac disease". J. Clin. Invest. 122 (4). April 2012: 1209–21. doi:10.1172/JCI61134. PMC 3314469. PMID 22426213.
  18. ↑ Zhande R, Zhang W, Zheng Y, və b. "Dephosphorylation by default, a potential mechanism for regulation of insulin receptor substrate-1/2, Akt, and ERK1/2". J. Biol. Chem. 281 (51). December 2006: 39071–80. doi:10.1074/jbc.M605251200. PMID 17068339.
  19. ↑ Hutchinson, DS; Summers, RJ; Bengtsson, T. "Regulation of AMP-activated protein kinase activity by G-protein coupled receptors: potential utility in treatment of diabetes and heart disease". Pharmacology & Therapeutics. 119 (3). Sep 2008: 291–310. doi:10.1016/j.pharmthera.2008.05.008. PMID 18606183.
  20. ↑ Sambrook, J; Fritsch, E.F.; Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd). Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989.
  21. ↑ Makovets S, Blackburn EH. "DNA damage signalling prevents deleterious telomere addition at DNA breaks". Nat. Cell Biol. 11 (11). November 2009: 1383–6. doi:10.1038/ncb1985. PMC 2806817. PMID 19838171.
Mənbə — "https://az.wikipedia.org/w/index.php?title=Defosforlaşma&oldid=6634828"