As proteínas são cavalos de trabalho celulares. Como enzimas, catalisam reações bioquímicas. As proteínas também atuam como receptores que se ligam a outras substâncias e controlam a atividade celular. Como parte de um hormônio, as proteínas podem iniciar ou suprimir as principais atividades celulares, como a secreção. Uma célula usa a fosforilação como um interruptor para ativar ou desativar a atividade das proteínas.

Fosfatos e Proteínas

As proteínas são moléculas com um esqueleto de aminoácidos e, geralmente, um ou mais grupos laterais. As forças elétricas nos átomos de uma proteína dão a ela uma forma tridimensional, ou conformação, que pode incluir dobras e anéis complexos. A fosforilação é uma reação química que adiciona um grupo fosfato que consiste em um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigênio a uma molécula orgânica, como uma proteína. O fosfato tem uma carga elétrica negativa. A fosforilação altera a conformação de uma proteína. O processo é geralmente reversível; uma proteína pode ser fosforilada ou desfosforilada, análogo a inverter um bit de computador entre zero e um.

Mecanismo

Apenas alguns aminoácidos podem aceitar um grupo fosfato. A forte carga negativa em um grupo fosfato muda a maneira como uma proteína é moldada e como ela interage com a água. Uma proteína que normalmente não interage com a água se tornará hidrofílica, amiga da água, quando fosforilada. Essa alteração resulta em modificações nas propriedades físicas e bioquímicas de uma proteína. Uma quinase é um tipo de enzima que transfere um fosfato de uma molécula de alta energia para outra substância, como uma proteína. Os cientistas identificaram centenas de quinases que transferem fosfatos para proteínas específicas.

Atividade enzimática

A mudança conformacional em uma enzima causada pela adição de um ou mais grupos fosfato pode ativar ou inibir a enzima. Por exemplo, a fosforilação da enzima glicogênio sintetase altera a forma da enzima e reduz sua atividade. A enzima catalisa a conversão do pequeno açúcar, glicose, ao glicogênio do amido de cadeia longa. O agente fosforilante é a glicogênio sintetase quinase 3, ou GSK-3, que pode adicionar um grupo fosfato aos aminoácidos serina e treonina. Neste exemplo, a GSK-3 adiciona grupos de fosfatos aos três últimos aminoácidos de serina da glicogênio sintetase, tornando difícil para a enzima interagir com a glicose.

Receptores

Os receptores são proteínas dentro de um célula que responde a sinais de fora da célula. A fosforilação pode inibir ou ativar receptores. Por exemplo, o receptor de estrogênio alfa, ou ERA, é uma proteína que é ativada quando o hormônio estrogênio entra na célula. O ERA é um fator de transcrição - o ERA ativado pode se ligar ao DNA, ou ácido desoxirribonucleico, nos cromossomos e influenciar se genes específicos serão expressos como proteínas. No entanto, o ERA só pode se ligar ao DNA se for primeiro fosforilado. Uma vez que o ERA tenha sido ativado e fosforilado, ele pode melhorar a transcrição do DNA, estimulando assim a produção de certas proteínas.