Fosforilación de Proteínas y Quinasas
La fosforilación de proteínas, la adición reversible de un grupo fosfato a una proteína, es uno de los mecanismos más extendidos mediante el cual las células controlan la actividad, localización e interacciones de las proteínas. Las quinasas de proteínas catalizan la transferencia de fosfato del ATP a residuos específicos de serina, treonina o tirosina, mientras que las fosfatasas de proteínas lo eliminan, formando juntas un interruptor molecular reversible central para la transducción de señales.
Definition
La fosforilación de proteínas es la transferencia reversible, catalizada por enzimas, de un grupo fosfato del ATP a residuos de aminoácidos específicos de una proteína diana mediante quinasas de proteínas, la cual es revertida por fosfatasas de proteínas, modulando así la función de la proteína diana.
Scope
El tema abarca la química y la regulación de la fosforilación de proteínas, las principales familias de quinasas (serina/treonina y tirosina quinasas), sus fosfatasas opuestas y el papel de este interruptor en la transmisión e integración de señales. Se trata como un tema bioquímico y molecular dentro de la transducción de señales.
Core questions
- ¿Cómo cambia la fosforilación la actividad o las interacciones de una proteína?
- ¿Cómo reconocen las quinasas sus sustratos correctos?
- ¿Cómo se controla el equilibrio entre la actividad quinasa y fosfatasa?
Key concepts
- Serina/treonina quinasas
- Tirosina quinasas
- Fosfatasas de proteínas
- ATP como donante de fosfato
- Especificidad del sustrato y motivos de consenso
- Interruptor molecular reversible
- El quinoma
Mechanisms
Una quinasa de proteínas une ATP y una proteína sustrato y transfiere el gamma-fosfato del ATP a un residuo que contiene hidroxilo, serina o treonina para el grupo más grande de quinasas y tirosina para las tirosina quinasas. El fosfato añadido, al ser voluminoso y estar cargado negativamente, altera la conformación local del sustrato o crea un sitio de acoplamiento para proteínas asociadas, activando o desactivando así la actividad del sustrato. Las fosfatasas catalizan la reacción inversa, por lo que el estado de fosforilación de una proteína refleja el equilibrio de las actividades opuestas de quinasas y fosfatasas. Muchas quinasas son reguladas por fosforilación, lo que les permite organizarse en cascadas. El genoma humano codifica una gran familia de quinasas, colectivamente el quinoma, que confiere especificidad a través de secuencias distintas de reconocimiento de sustrato y localización subcelular.
Clinical relevance
La actividad quinasa desregulada contribuye al cáncer y otras enfermedades, y las quinasas de proteínas son una clase importante de dianas farmacológicas; las tirosina quinasas receptoras, en particular, son centrales para la señalización de factores de crecimiento. Esta entrada describe la bioquímica subyacente a un nivel de referencia y no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.
Evidence & guidelines
El tema se fundamenta en la enzimología, la biología estructural y la genómica, respaldado por investigación primaria y revisiones y libros de texto autorizados, más que por guías de práctica clínica.
History
El descubrimiento a mediados de la década de 1950 por Edwin Krebs y Edmond Fischer de que la glucógeno fosforilasa se activa por fosforilación estableció la fosforilación reversible como un mecanismo regulador, trabajo reconocido con un Premio Nobel. La posterior identificación de la fosforilación de tirosina y de las tirosina quinasas receptoras extendió el concepto a la señalización de factores de crecimiento, y la catalogación sistemática del quinoma humano situó a las familias de quinasas en un marco genómico.
Key figures
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Tony Hunter
- Joseph Schlessinger
- Gerard Manning
Related topics
Seminal works
- krebs-fischer-1955
- manning-2002
- lemmon-2010
Frequently asked questions
- ¿Por qué la fosforilación es un mecanismo de control tan común?
- Es rápida, reversible y utiliza ATP que la célula ya mantiene; añadir o eliminar un fosfato cargado puede activar o desactivar rápidamente la actividad de una proteína, lo que la convierte en un dispositivo regulador eficiente y ajustable.
- ¿Cuál es la diferencia entre las serina/treonina quinasas y las tirosina quinasas?
- Difieren en el residuo que fosforilan: las serina/treonina quinasas añaden fosfato a los residuos de serina o treonina, mientras que las tirosina quinasas actúan sobre los residuos de tirosina; ambas transfieren fosfato del ATP, pero reconocen diferentes sustratos y vías.