As proteínas são cavalos de batalha celulares. Como enzimas, eles 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 secreção. Uma célula usa a fosforilação como uma opção para ativar ou desativar a atividade das proteínas.
Fosfatos e proteínas
As proteínas são moléculas com um esqueleto de aminoácidos e, geralmente, com 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 constituído por 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 geralmente é reversível; uma proteína pode ser fosforilada ou desfosforilada, análoga 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 altera a forma como uma proteína é formada e como ela interage com a água. Uma proteína que normalmente não interage com a água se tornará hidrofílica e amiga da água quando fosforilada. Essa alteração resulta em modificações nas propriedades físicas e bioquímicas de uma proteína. Uma cinase 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 cinases que transferem fosfatos para proteínas específicas.
Atividade enzimática

A alteração conformacional de 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 açúcar pequeno, a glicose, no 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 fosfatos aos três últimos aminoácidos serina da glicogênio sintetase, dificultando a interação da enzima com a glicose.
Receptores

Receptores são proteínas dentro de uma célula que respondem para sinais de fora da célula. A fosforilação pode inibir ou ativar receptores. Por exemplo, o receptor alfa de estrogênio, ou ERA, é uma proteína que é ativada quando o hormônio estrogênio entra na célula. A ERA é um ERA ativado por fator de transcrição que 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 fosforilado pela primeira vez. Uma vez ativado e fosforilado, o ERA pode melhorar a transcrição do DNA, estimulando a produção de certas proteínas.