A desfosforilacion e a retirada dun grupo fosfato dun composto organico por hidrolise . E unha modificacion postraducional cuxo oposto e a adicion de grupos fosfato ou fosforilacion . A desfosforilacion e un proceso moi regulado, que activa e dasactiva encimas ao clivar os esteres fosforicos e anhidridos . Un exemplo importante de desfosforilacion e a conversion da ATP en ADP e fosfoato inorganico.

A desfosforilacion utiliza un tipo de encimas hidroliticos ou hidrolases , que clivan os enlaces ester. Unha importante subclase de hirolases usada nas desfoforilacions e a das fosfatases . As fosfatases retiran grupos fosfato ao hidrolizaren monoesteres de acido fosforico dando un ion fosfato libre e unha molecula cun grupo hidroxilo (OH) libre.

A reaccion de fosforilacion-desfosforilacion reversible ocorre practicamente en todos os procesos fisioloxicos, facendo que funcionen debidamente as proteinas fosfatadas necesarias para a viabilidade do organismo. Como a desfosforilacion das proteinas e un proceso clave implicado na sinalizacion celular , as protein fosfatases estan implicadas en condicions medicas como as doenzas cardiacas , diabetes , e enfermidade de Alzheimer .

Historia [ editar | editar a fonte ]

O descubrimento da desfosforilacion foi o resultado dunha serie de experimentos que estudaron o encima fosforilase illado do musculo esqueletico de coello. En 1955, Edwin Krebs e Edmond Fischer utilizaron ATP marcado radioactivamente para determinar que cando se engadia fosfato por fosforilacion ao residuo de serina da fosforilase esta convertiase da sua forma b a forma a . ^{[ 1 ]} Despois, Krebs e Fischer demostraron que esta fosforilacion forma parte dunha fervenza de quinases . Finalmente, despois de purificaren a forma fosforilada do encima, que e a fosforilase a , do figado de coello, utiizando cromatografia de intercambio ionico identificaron as fosfoprotein fosfatases I e II. ^{[ 2 ]}

Desde o descubrimento destas proteinas desfosforilantes, a natureza reversible da fosforilacion e desfsforilacion foi asociada cunha ampla gama de prteinas funcionais, principalmente encimaticas, pero tamen algunhas non encimaticas. ^{[ 3 ]} Edwin Krebs e Edmond Fischer ganaron o Premio Nobel de Medicina de 1992 polo descubrimento da fosforilacion reversible de proteinas. ^{[ 4 ]}

Funcion [ editar | editar a fonte ]

A fosforilacion e desfosforilacion de grupos hidroxilo pertencentes a aminoacidos neutros pero polares como a serina , treonina , e tirosina de proteinas diana especificas e unha parte fundamental da regulacion dos procesos fisioloxicos. A fosforilacion implica a modificacion covalente do hidroxilo cun grupo fosfato por medio do ataque nucleofilico do fosfato alfa do ATP polo oxixeno do hidroxilo. A desfosforilacon implica quitar grupos fosfato por medio dnha reaccion de hidratacion por adicion dunha molecula de auga e a liberacion dun grupo fosfato orixinal, redxenerando o hidroxilo. Ambos os procesos son reversibles e ambos os mecanismos poden usarse para activar ou desactivar unha proteina. A fosforilacion dunha proteina produce moitos efectos bioquimicas, como cambiar a sua conformacion para alterar a sua union a un ligando especifico e incrementar ou reducir a sua actividade. A fosforilacion e desfosforilacion poden utilizarse en todos os tipos de substratos , como proteinas estruturais, encimas, canais de membrana, moleculas de sinaizacion, e outras quinases e fosfatases . A suma destes procesos denominase fosforregulacion. ^{[ 6 ]} A desregulacion da fosforilacion pode orixinar doenzas. ^{[ 7 ]}

Modificacion postraducional [ editar | editar a fonte ]

Durante a sintese de proteinas, as cadeas polipeptidicas, que se forman pola traducion nos ribosomas de ARNm , deben ser procesadas antes de asumir unha conformacion madura. A desfosforilacion de proteinas e un mecanismo para a modificacion do comportamento dunha proteina, xeralmente ao activar ou inactivar un encima. Componentes do aparato sintetico de proteinas tamen sofren fosforilacion e desfosforilacion e isto regula a velocidade de sintese proteica. ^{[ 8 ]}

Como parte das modificacions postraducionais , poden quitarse grupos fosfato da serina, treonina, ou tirosina. As vias da transducion de sinais intracelular dependen da fosforilacion e desfosforilacion secuencial dunha ampla variedade de proteinas.

ATP [ editar | editar a fonte ]

ATP
4?
 + H
2
O 
→
 ADP
3?
 + HPO
4
2?
 + H
+

A adenosina trifosfato , ou ATP, actua como unha "moeda" de enerxia libre en todos os organismos vivos. Esta molecula, nunha reaccion de desfosforilacion espontanea, libera 30,5 kJ/mol, que se empregan para impulsar reaccions celulares. En conxunto, as reaccions en principio non espontaneas acopladas a desfosforilacion do ATP fanse espontaneas, debido ao cambio de enerxia libre relativo da reaccion acoplada. O ATP e desfosforilado a ADP e fosfato inorganico. ^{[ 9 ]}

A nivel celular, a desfosforilacion de ATPases determina o fluxo de ions dentro e fora da celula. Os inhibidores da bomba de protons son un tipo de farmacos que actuan directamente sobre as ATPases do tracto gastrointestinal.

A desfosforilacion noutras reaccions [ editar | editar a fonte ]

Ademais do ATP, outras moleculas sofren desfosforilacions como parte doutros sistemas bioloxicos. Diferentes compostos producen diferentes cambios de enerxia libre como resultado da desfosforilacion. ^{[ 10 ]}

A psilocibina tamen depende da desfosforilacion para ser metabolizada en psilocina e despois eliminada.

Importancia da desfosforilacion no fotosistema II [ editar | editar a fonte ]

O primeiro complexo formado por proteinas e pigmentos da fase luminosa da fotosintese denominase fotosistema II . O complexo captura fotons de luz, proporcionando electrons necesarios para que na fortosintese se produza mais tarde ATP ( fotofosforilacion ). O fotosistema II e especialmente sensible a temperatura, ^{[ 11 ]} e a desfosforilacion impulsa a plasticidade na resposta a variacions de temperatura. A desfosforilacion de proteinas acelerase a elevadas temperaturas nas proteinas do centro de reaccion do complexo do fotosistema II, o que protexe a planta. ^{[ 12 ]}

Papel da desfosforilacion en doenzas [ editar | editar a fonte ]

Patoloxia [ editar | editar a fonte ]

Unha desfosforilacion excesiva das ATPases de membrana e das bombas de protons do tracto gastrointestinal orixina unha secrecion elevada de acidos pepticos. Isto orixina ardores de estomago e esofaxite. As ulceras pepticas orixinanse polo pH extremo que orixina a desfosforilacion en combinacion cunha infeccion por Helicobacter pylori . ^{[ 13 ]}

A proteina asociada a microtubulos tau esta anormalmente hiperfosforilada cando se illa do cerebro de pacientes da enfermidade de Alzheimer . Isto debese a disfuncion dos mecanismos da desfosforilacion en aminoacidos especificos da proteina tau. A desfosforilacion de tau esta catalizada pola protein fosfatase-2A e protein fosfatase-2B. A deficiencia ou modificacion dunha ou varias proteinas pode estar implicada na fosforilacion anormal das proteinas tau no alzeimer. ^{[ 14 ]}

A desfosforilacion tamen esta ligada con doenzas cardiacas, especialmente a alteracion de interaccions actina - miosina , que son claves para proporcionar a forza necesaria para o latexo cardiaco. A desfosforilacion e unha parte fundamental da cinetica do ciclo da miosina que controla directamente as interaccions actina-miosina. Cando se interrompe o proceso de desfosforilacion, a contraccion cardiaca dependente de calcio esta alterada ou completamente inactivada. ^{[ 15 ]}

Algunhas investigacions tamen indican que as modificacions da desfosforilacion influen en procesos fisioloxicos envolvidos na diabetes mellitus . A cinetica da desfosforilacion das fosfoproteinas substrato-1/2 do receptor da insulina , Akt, e ERK1/2 esta implicada na sinalizacion do receptor da insulina, e os modelos in vitro demostran que os cambios na cinetica da desfosforilacion influen na estimulacion da insulina augas arriba e augas abaixo da fervenza de reaccions. ^{[ 16 ]}

Tratamentos [ editar | editar a fonte ]

A inhibicion da bomba de protons ^{[ 13 ]} fai diminuir significativamente a acidez do tracto gastrointestinal, reducindo os sintomas de enfermidades relacionadas coa acidez. O cambio resultante no pH fai diminuir a supervivencia da bacteria H. pylori , unha causa principal das ulceras a pepticas. Unha vez que o inhibidor da bomba de protons erradica esta bacteria do estomago (para o cal poden ser necesarios tamen tratamentos con antibioticos ), revertese o refluxo erosivo. O tratamento das enfermidades cardiacas mellorou co uso de farmacos que inhiben a AMPK por medio de desfosforilacion. ^{[ 17 ]} No tratamento do diabetes, o farmaco sulfonilurea pode estimular a desfosforilacion do transportador de glicosa GLUT4 , diminuindo asi a resistencia a insulina e aumentando a utilizacion de glicosa . ^{[ 18 ]}

Aplicacions en investigacion [ editar | editar a fonte ]

A desfosforilacion xoga un papel clave en bioloxia molecular, especialmente na clonacion usando encimas de restricion . Os extremos cortados dun vector de clonacion poden volverse a unir durante o paso de ligacion debido a fosforilacion. Pode evitarse que estes extremos se volvan a unir usando unha fosfatase desfosforilante. ^{[ 19 ]} Estas fosfatases alcalinas utilizadas proceden xeralmente do intestino de tenreira, e denominanse abreviadamente CIP ( Calf-intestinal alkaline phosphatase , fosfatase alcalina de intestino de tenreira). ^{[ 20 ]}

Notas [ editar | editar a fonte ]

Vexase tamen [ editar | editar a fonte ]

Outros artigos [ editar | editar a fonte ]

• Fosfatase
• Quinase
• Proteina quinase
• Fosforilacion