Fosforilasyon, bir fosfat molekülünün glikoz ve adenozin difosfat (ADP) gibi belirli organik bileşiklere bağlandığı biyokimyasal bir işlemdir. Maddeye bir fosfat grubunun eklenmesi, ADP’nin canlı hücrelerde sinir impulsunun yayılması ve kas kasılması gibi çeşitli işlemleri gerçekleştirmesine izin verir. Enerji için kullanılan çok önemli bir bileşik olan adenozin trifosfata (ATP) dönüştürür. Bir maddeden bir fosforil grubunun çıkarılmasına defosforilasyon denir.
fosforilasyon ne demek? Sorunun cevabı basit ise, bunun bazı organik bileşiklere bir fosfat molekülünün eklenmesi olduğunu söyleyebiliriz. Hem fosforilasyon hem de fosforilasyon, enzimler (örneğin, kinazlar, fosfotransferazlar) tarafından gerçekleştirilir. Bu süreç, biyokimya ve moleküler biyoloji alanlarında önemlidir çünkü protein ve enzim işlevinde, şeker metabolizmasında ve enerji depolama ve salınımında önemli bir reaksiyondur. Memelilerde fosforilasyon, üç amino asidin yan zincirlerinde meydana gelir. Tirozin (canlı organizmaların vücudunda başka bir amino asit olan “fenilalanin”den üretilen bir amino asit), serin ve treonin. Bununla birlikte, bazı çalışmalar histidin fosforilasyonunun da mevcut olduğunu göstermiştir.
Bu biyokimyasal süreç, birçok hayati biyolojik süreçte yer alır. Protein fonksiyonlarının düzenlenmesinde ve hücrelerde sinyal iletiminde yer alır. Ayrıca hücre büyümesi, sinyal iletimi, hücre gelişimi, protein sentezi ve hücre bölünmesinde rol oynar. Bu süreç geri dönüşümlü bir reaksiyondur. Çoğu enzim ve reseptör, sırasıyla fosforilasyon ve fosforilasyon yoluyla aktive edilir ve devre dışı bırakılır. Enzim fosforilasyonu bir tür anahtar görevi görür. Böylece, belirli bir aktiviteyi veya işlevi değiştirir.
fosforilasyon türleri
En önemli fosforilasyon türleri şunlardır: glikoz fosforilasyonu, protein fosforilasyonu ve oksidatif fosforilasyon.
1. Glikozun fosforilasyonu
Glikoz ve diğer şekerler genellikle katabolizma adı verilen bir sürecin ilk adımında fosforile edilir. Örneğin, D-glukozun glikolizindeki ilk adım, D-glukoz-6-fosfata dönüştürülmesidir. Glikoz, hücrelere kolayca nüfuz eden, yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir. Fosforilasyon, dokuya kolayca nüfuz edemeyen daha büyük bir molekül oluşturur. Bu nedenle, kan şekeri seviyelerinin düzenlenmesi önemlidir. Glikoz konsantrasyonu doğrudan glikojen oluşumu ile ilgilidir. Glikoz fosforilasyonu da kalp büyümesi ile ilişkilidir.
2. Proteinlerin fosforilasyonu
Rockefeller Tıbbi Araştırma Enstitüsü’nden Phoebus Levene ilk olarak 1906’da fosforlanmış bir proteini (fosvitin) tanımladı, ancak proteinlerin enzimatik fosforilasyonu 1930’lara kadar tanımlanmadı.
Protein fosforilasyonu, fosforil grubu bir amino asittir. Amino asit serindir. Fosforilasyon ayrıca ökaryotlarda treonin ve tirozinde ve prokaryotlarda histidinde meydana gelir. Bu, bir fosfat grubunun, serin, treonin veya tirozinin yan zincirindeki bir hidroksil (-OH) grubu ile reaksiyona girdiği bir esterleşme reaksiyonudur. Protein kinaz enzimi, bir fosfat grubunu bir amino aside kovalent olarak bağlar. Prokaryotlar ve ökaryotlar tam mekanizmada biraz farklılık gösterir.
Fosforilasyonun en iyi çalışılan biçimleri, post-translasyonel modifikasyonlardır (PTM’ler). Bu, proteinlerin RNA şablonundan çevrildikten sonra fosforile edildiği anlamına gelir. Ters reaksiyon olan fosforilasyon, protein fosfatazlar tarafından katalize edilir.
Protein fosforilasyonunun önemli bir örneği histon fosforilasyonudur. Ökaryotlarda DNA, ortaya çıkan histon proteinleri ile ilişkilidir. Histon fosforilasyonu, protein-protein ve DNA-protein etkileşimlerini değiştirerek kromatinin yapısını değiştirir. Normalde fosforilasyon, DNA hasar gördüğünde meydana gelir ve hasarlı DNA’nın etrafındaki alanı boşaltır, böylece onarım mekanizmaları işlerini yapabilir.
Ayrıca DNA onarımı, metabolizması ve sinyal yollarında önemli bir rol oynar.
3. Oksidatif fosforilasyon
Oksidatif fosforilasyon nedir? Bu soru, fosforilasyon üzerine çalışan kişilerin fosforilasyonu detaylı bir şekilde incelerken en sık sordukları sorulardan biridir. Oksidatif fosforilasyonbir hücrenin kimyasal enerjiyi nasıl depoladığını ve saldığını ifade eder. Ökaryotik bir hücrede, reaksiyonlar mitokondri içinde gerçekleşir. Böylece redoks reaksiyonu, mitokondri iç zarındaki elektron taşıma zinciri yoluyla proteinlerden ve diğer moleküllerden elektronları aktarır ve onu üretmek için kullanılan enerjiyi serbest bırakır.
Bu süreçte NADH ve FADH2 elektronları elektron taşıma zincirine bağışlar. Elektronlar devre boyunca hareket ederken daha yüksek enerjiden daha düşük enerjiye doğru hareket ederek yol boyunca enerji salarlar. Bu enerjinin bir kısmı, bir elektrokimyasal gradyan (H) oluşturmak için hidrojen iyonlarını pompalamaya gider.+). Zincirin sonunda, elektronlar suyu oluşturmak için H’yi kullanır.+ bağlı oksijene dönüştürülür. H+ iyonları ATP sentazı için enerji sağlar. ATP fosforile edildiğinde, fosfat grubunun bölünmesi, hücrenin kullanabileceği bir formda enerji açığa çıkarır.
Adenozin, AMP, ADP ve ATP oluşturmak için fosforilasyona uğrayan tek baz değildir. Örneğin, guanosin ayrıca GMP, GDP ve GTP üretebilir.
Fosforilasyonun amaçları nelerdir?
Fosforilasyon önemli bir biyokimyasal süreçtir. fosforilasyon hedefleri bunlar:
- Bu glikoliz için önemlidir.
- Protein-protein etkileşimi için kullanılır.
- Protein parçalanmasında kullanılır.
- Enzim inhibisyonunu düzenler
- Enerji gerektiren kimyasal reaksiyonları düzenleyerek homeostazı sağlar.
