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인산염

Phosphatase
인산염 음이온의 볼과 스틱 모델.

생화학에서 인산염은 물을 이용해 인산모노에스터인산염 이온과 알코올로 분해하는 효소다.인산아제 [1]효소는 기질의 가수분해를 촉진하기 때문에, 그것은 수산화물의 하위 범주다.인산염 효소는 많은 생물학적 기능에 필수적이다. 왜냐하면 인산염(예: 단백질 키나제에 의한)과 탈인산염(인산염에 의한)은 세포 조절신호 전달에 있어 다양한 역할을 하기 때문이다.[2]인산염은 분자에서 인산염 그룹을 제거하는 반면, 키나아제ATP에서 분자로 인산염 그룹의 전달을 촉진한다.키나아제와 인산염은 함께 세포의 규제 네트워크에 필수적인 변환수정의 한 형태를 지시한다.[3]

인산염 효소는 인산염 수소에서 수용체로의 인산염 그룹의 전달을 촉진하는 인산염 효소와 혼동해서는 안 된다.세포 규제에 널리 퍼졌기 때문에, 인산염은 제약 연구에 관심 있는 영역이다.[4][5]

생화학

일반적인 반응은 인산염 효소에 의해 촉매되었다.

인산염화제는 인산염화제의 가수분해촉진하여 기질에서 인산염 성분을 제거한다.반응에서 물은 분할되며 -OH 그룹은 인산염 이온에 부착하고 H+는 다른 제품의 히드록실 그룹을 양성한다.반응의 순 결과는 인포모노네스터의 파괴와 인산염 이온과 자유 히드록실 그룹을 가진 분자의 생성이다.[4]

인산염은 그들의 기판에 있는 겉보기에는 서로 다른 부위의 인산염을 매우 특이하게 제거할 수 있다.인산염에 대한 기질인식을 지배하는 메커니즘과 규칙인 "인산염 코드"를 식별하는 것은 아직 진행 중인 작업이지만, 9개의 진핵성 '인산염' 게놈에 걸쳐 인코딩된 모든 단백질 인산염에 대한 첫 번째 비교 분석이 현재 이용 가능하다.[6]연구는 소위 "도킹 상호작용"이 기질 결합에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다.[3]인산염은 기질에 있는 다양한 모티브(이차 구조의 요소)를 인식하고 상호작용하며, 이러한 모티브는 활성 사이트 내에 포함되지 않는 인산염의 도킹 사이트에 낮은 친화력으로 결합된다.각각의 개별 도킹 상호작용은 약하지만, 많은 상호작용이 동시에 발생하여 결합 특수성에 누적 효과를 부여한다.[7]도킹 상호작용은 또한 인산염을 위상적으로 조절하여 촉매 활성도에 영향을 줄 수 있다.[8]

기능들

키나제와는 대조적으로, 인산염 효소는 더 넓은 배열의 기판과 반응들을 인식하고 촉매한다.예를 들어, 인간의 경우, Ser/Thr kinases는 Ser/Thr phosphatases보다 10배 이상 많다.[4]어느 정도, 이러한 차이는 인간 인산염, 즉 세포, 조직 또는 유기체에 표현된 완전한 인산염 집합에 대한 불완전한 지식에서 비롯된다.[3]많은 인산염은 아직 발견되지 않았으며, 알려진 수많은 인산염에 대해서는 기질이 아직 밝혀지지 않았다.그러나 잘 연구된 인산염/키나아제 쌍 중에서 인산염은 형태와 기능 모두에서 키나아제 쌍보다 더 큰 다양성을 보인다. 이는 인산염 사이의 보존 정도가 덜하기 때문일 수 있다.[4]

칼시누린(PP2B)은 면역체계 기능에 관여하는 단백질인산효소다.

단백질인산염

단백질인산효소는 단백질 기질의 아미노산 잔류물을 탈인산화하는 효소다.단백질 키나아제는 인산화 단백질에 의해 신호 분자로 작용하는 반면, 인산염은 인산염 그룹을 제거하는데 세포내 신호 시스템이 향후 사용을 위해 재설정될 수 있도록 하려면 필수적이다.키나아제와 인산염의 탠덤 작업은 세포의 규제 네트워크의 중요한 요소를 구성한다.[9]인산화(및 탈인산화)는 단백질에서 가장 보편적인 변환변형 방식 중 하나이며, 주어진 시간에 모든 단백질의 최대 30%가 인산염인 것으로 추정된다.[10][11]주목할 만한 두 가지 단백질 인산염은 PP2A와 PP2B이다.PP2A는 DNA 복제, 신진대사, 전사, 개발 등 여러 규제 과정에 관여한다.PP2B는 캘시네우린이라고도 불리며 T세포의 증식에 관여하고 있다. 이 때문에 면역체계를 억제하려는 일부 약물의 표적이다.[9]

뉴클레오시드와 뉴클레오티드는 하나의 인산염에 의해 다른데, 뉴클레오티드에 의해 뉴클레오티드에서 갈라진다.

뉴클레오티다제

뉴클레오티다아제뉴클레오티드의 가수분해를 촉매해 뉴클레오시드와 인산염 이온을 형성하는 효소다.[12]뉴클레오티다아제는 세포의 동태현상에 필수적인데, 뉴클레오티드와 뉴클레오시드의 균형 잡힌 비율을 유지하는 데 부분적으로 책임이 있기 때문이다.[13]일부 뉴클레오티다제는 세포 밖에서 기능하여 세포 안으로 운반할 수 있는 뉴클레오시드를 생성하며, 구조 경로를 통해 뉴클레오티드를 재생하는 데 사용된다.[14]세포 내부에서 뉴클레오티다아제는 스트레스 조건 하에서 에너지 수준을 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.산소와 영양소를 빼앗긴 세포는 세포의 1차 에너지 통화인 ATP와 같은 뉴클레오사이드 3인산염의 수치를 높이기 위해 더 많은 뉴클레오티드를 분화시킬 수 있다.[15]

글루코네제네시스

인산염은 또한 글루코네제네시스의 중간체와 같은 탄수화물에도 작용할 수 있다.글루코네제네시스(Gluckoneogenesis)는 포도당이 비탄수화물 전구체로부터 생성되는 생합성 경로로 많은 조직이 포도당으로부터 에너지를 얻을 수 있기 때문에 그 경로가 필수적이다.[9]포도당-6-인산효소와 과당-1,6-비인산효소, 글루코네제네시스에서의 되돌릴 수 없는 단계를 촉매로 한다.[16][17]각각 6-카본 설탕 인산염 중간에서 인산염 그룹을 분리한다.

분류

더 큰 부류의 인산염 안에서 효소 위원회는 104개의 구별되는 효소 계열을 인정한다.인산염은 촉매영역에서 기질 고유성과 시퀀스 호몰로 분류된다.[3]그들이 100개 이상의 가족으로 분류되었음에도 불구하고, 모든 인산염은 여전히 같은 일반적인 가수분해 반응을 촉진한다.[1]

체내 실험에서, 인산염 효소는 많은 다른 기질을 인식하는 것처럼 보이며, 하나의 기질은 많은 다른 인산염에 의해 인식될 수 있다.그러나 인비보 실험을 했을 때, 인산염 효소는 믿을 수 없을 정도로 구체적인 것으로 밝혀졌다.[3]어떤 경우에는 단백질 인산염(즉, 단백질 기판의 인식에 의해 정의된 것)이 비단백질 기판의 탈인산화를 촉진시킬 수 있다.[4]마찬가지로 이중 특이성 티로신 인산염티로신 잔류물뿐만 아니라 세린 잔류물도 탈인산할 수 있다.따라서 하나의 인산염은 다중 인산염 계열의 특성을 나타낼 수 있다.[9]

참고 항목

참조

  1. ^ a b "ENZYME: 3.1.3.-". enzyme.expasy.org. Retrieved 2017-02-21.
  2. ^ Liberti, Susanna; Sacco, Francesca; Calderone, Alberto; Perfetto, Livia; Iannuccelli, Marta; Panni, Simona; Santonico, Elena; Palma, Anita; Nardozza, Aurelio P. (2013-01-01). "HuPho: the human phosphatase portal" (PDF). FEBS Journal. 280 (2): 379–387. doi:10.1111/j.1742-4658.2012.08712.x. PMID 22804825.
  3. ^ a b c d e Sacco, Francesca; Perfetto, Livia; Castagnoli, Luisa; Cesareni, Gianni (2012-08-14). "The human phosphatase interactome: An intricate family portrait". FEBS Letters. 586 (17): 2732–2739. doi:10.1016/j.febslet.2012.05.008. PMC 3437441. PMID 22626554.
  4. ^ a b c d e Li, Xun; Wilmanns, Matthias; Thornton, Janet; Köhn, Maja (2013-05-14). "Elucidating Human Phosphatase-Substrate Networks". Science Signaling. 6 (275): rs10. doi:10.1126/scisignal.2003203. PMID 23674824. S2CID 19282957.
  5. ^ Bodenmiller, Bernd; Wanka, Stefanie; Kraft, Claudine; Urban, Jörg; Campbell, David; Pedrioli, Patrick G.; Gerrits, Bertran; Picotti, Paola; Lam, Henry (2010-12-21). "Phosphoproteomic Analysis Reveals Interconnected System-Wide Responses to Perturbations of Kinases and Phosphatases in Yeast". Science Signaling. 3 (153): rs4. doi:10.1126/scisignal.2001182. PMC 3072779. PMID 21177495.
  6. ^ Chen, Mark J.; Dixon, Jack E.; Manning, Gerard (2017-04-11). "Genomics and evolution of protein phosphatases". Sci. Signal. 10 (474): eaag1796. doi:10.1126/scisignal.aag1796. ISSN 1945-0877. PMID 28400531. S2CID 41041971.
  7. ^ Roy, Jagoree; Cyert, Martha S. (2009-12-08). "Cracking the Phosphatase Code: Docking Interactions Determine Substrate Specificity". Science Signaling. 2 (100): re9. doi:10.1126/scisignal.2100re9. PMID 19996458. S2CID 20590354.
  8. ^ Reményi, Attila; Good, Matthew C; Lim, Wendell A (2006-12-01). "Docking interactions in protein kinase and phosphatase networks". Current Opinion in Structural Biology. Catalysis and regulation / Proteins. 16 (6): 676–685. doi:10.1016/j.sbi.2006.10.008. PMID 17079133.
  9. ^ a b c d G., Voet, Judith; W., Pratt, Charlotte (2013-01-01). Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level. Wiley. ISBN 9781118129180. OCLC 892195795.
  10. ^ Cohen, Philip (2002-05-01). "The origins of protein phosphorylation". Nature Cell Biology. 4 (5): E127–130. doi:10.1038/ncb0502-e127. ISSN 1465-7392. PMID 11988757. S2CID 29601670.
  11. ^ Tonks, Nicholas K. (2006). "Protein tyrosine phosphatases: from genes, to function, to disease". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 7 (11): 833–846. doi:10.1038/nrm2039. PMID 17057753. S2CID 1302726.
  12. ^ "ENZYME entry 3.1.3.31". enzyme.expasy.org. Retrieved 2017-03-21.
  13. ^ Bianchi, V; Pontis, E; Reichard, P (1986). "Interrelations between substrate cycles and de novo synthesis of pyrimidine deoxyribonucleoside triphosphates in 3T6 cells". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 83 (4): 986–990. doi:10.1073/pnas.83.4.986. PMC 322995. PMID 3456577.
  14. ^ Zimmermann, Herbert; Zebisch, Matthias; Sträter, Norbert (2012-09-01). "Cellular function and molecular structure of ecto-nucleotidases". Purinergic Signalling. 8 (3): 437–502. doi:10.1007/s11302-012-9309-4. ISSN 1573-9538. PMC 3360096. PMID 22555564.
  15. ^ Hunsucker, Sally Anne; Mitchell, Beverly S.; Spychala, Jozef (2005-07-01). "The 5'-nucleotidases as regulators of nucleotide and drug metabolism". Pharmacology & Therapeutics. 107 (1): 1–30. doi:10.1016/j.pharmthera.2005.01.003. ISSN 0163-7258. PMID 15963349.
  16. ^ "ENZYME entry 3.1.3.9". enzyme.expasy.org. Retrieved 2017-03-21.
  17. ^ "ENZYME entry 3.1.3.11". enzyme.expasy.org. Retrieved 2017-03-21.

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