蛋白质折叠、修饰与降解

蛋白质磷酸化(protein phosphorylation)

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想象一个蛋白质身上有一个微小的开关,你不必重造整台机器就能拨动它。磷酸化正是这样一种开关:细胞把一个小小的化学标签——一个磷酸基团——挂到蛋白质上以改变它的行为,之后又能把它取下来,把开关拨回去。这是细胞片刻之间就能把蛋白质打开、关闭、调高或调低的最常见方式。

在机制上,一种叫蛋白激酶的酶从一个ATP分子上取下末端的磷酸基,把它拴到目标蛋白质中某个特定的氨基酸上——几乎总是丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸,因为这些侧链带有一个能抓住磷酸的羟基(-OH)。磷酸基带两个负电荷且体积较大,所以加上它能大幅重塑蛋白质的表面或折叠:它可以唤醒一个酶、把它关停、造出一个能被其他蛋白质识别的新对接位点,或给蛋白质打上某种命运的标记。关键在于这是可逆的:另一种酶——磷酸酶——会把磷酸基剪下来。由于激酶和磷酸酶彼此对着干,细胞便能把一个蛋白质稳定在任意档位,又能迅速切换。

磷酸化是细胞信号传导和调控的主力。一连串的激酶把信息从细胞表面接力传到细胞核,细胞分裂周期由一波又一波的磷酸化所掌控,而人体所有蛋白质中大约三分之一在某个时刻都会被磷酸化。它如此核心,以至于许多药物——尤其是抗癌药——都是激酶抑制剂,用来封锁那些卡在开启位置的特定开关。值得澄清的一点是:磷酸化并不是给蛋白质添加能量或为它充电;磷酸基是一个信息标签、一面改变形状和结合的旗子,而非燃料。

当胰岛素到达一个细胞时,胰岛素受体会在自身的酪氨酸残基上磷酸化。这些新出现的磷酸旗标变成对接位点,招募链上的下一批蛋白质,把糖已到来、应当摄取进来的信息向内传递——这是一个在几秒内就拨动的开关。

胰岛素信号始于受体对自身的磷酸化。

磷酸化是可逆的、传递信息的,而非一次能量升级。磷酸基充当一面旗子,改变蛋白质的形状、活性或结合伙伴,而磷酸酶随时都能把它移除。

又称
phosphorylationphospho-modification磷酸化修饰