Protein fosforilasyonu, bir proteine bir fosfat grubu (PO4) eklenmesidir. Protein fosforilasyonu pek çok hücresel süreçte önemli bir rol oynar.
Tarihçe
1906'da Rockefeller Tıp Araştırma Enstitüsü'nde Phoebus A. Levene, adlı proteininde fosfat olduğunu buldu ve 1933'te, Fritz Lipmann'la ortak çalışması ile, kazeinde fosfoserin bulunduğunu keşfetti. Ancak, tarafından enzimatik protein fosforilasyonunun keşfedilmesine kadar yirmi yıl geçmesi gerekti.
İşlev
Proteinlerin tersinir fosforilasyonu prokaryot ve ökaryotlarda görülen önemli bir düzenleyici mekanizmadır. Protein kinaz ve denen enzimler bu düzenleme sürecinin fosforilasyon ve defosforilasyon kısımlarında rol oynarlar. Fosforilasyon ve defosforilasyon sonucu çoğu enzim ve reseptörün yapısında bir biçim (konformasyon) değişimi olur, bunun sonucu bunlar ya aktifleşir veya inaktifleşir. Ökaryotik proteinlerde fosforilasyonu genelde serin, treonin ve tirozin kalıntılarında olur. Prokaryotlarda bazik amino asitler olan histidin, lizin ve arjininde de fosforilasyon olur. Apolar bir amino asit kalıntısına bir PO4 grubunun eklenmesi, proteinin hidrofobik bir kısmının çok hidrofilik bir hâl almasına neden olabilir. Proteinin bu bölgesinin diğer hidrofobik ve hidrofilik bölgeleriyle etkileşimi değişir ve böylece protein yapısında biçimsel bir değişiklik meydana gelir.
Fosforilasyonun düzenleyici rolüne bir örnek, p53 tümör baskılayıcı proteinidir. p53 proteinin etkinliği çeşitli mekanizmalarla düzenlenir ve 18 farklı fosforilasyon konumu vardır. p53'ün etkinleşmesi hücre döngüsünü durdurur. Hücre hasar gördüğü veya hücrenin normal fizyolojisi bozulduğunda bu etkinleşme olur ve bunun sonucunda apoptozis meydana gelir. Etkinsizleşme sinyalinin ardından protein defosforile olur ve çalışması durur. Bu mekanizma çoğu sinyal transdüksiyonu yolunda görülür. Örneğin retinadaki ışığa duyarlı hücrelere gelen ışığa hücrenin tepki vermesinde de bu süreç vardır.
Fosforilasyonun düzenleyici rolleri arasında aşağıdakiler bulunmaktadır:
- Enerji gerektiren reaksiyonların biyolojik termodinamiği.
- enziminin fosforilasyonu, sodyum (Na+) ve potasyum (K+) iyonlarının hücre zarından taşınmasını düzenler. Hücrelerde sağlayan bu sistem, vücut suyunun homeostazında rol oynar.
- Enzim inhibisyonuna aracılık eder
- İnsülin sinyalizasyon yolunun bir parçası olarak, enziminin (Protein kinaz B) tarafından fosforile olur.
- Src adlı tirozin kinazının, Src C-ucu kinaz (C-terminal Src kinase ; Csk) tarafından fosforile edilmesi, enzimin yapısında biçimsel bir değişikliğe neden olur, protein katlanarak kendi kinaz bölgesini kapatır ve çalışmaz hale gelir.
- "Tanınma bölgeleri" (recognition domain) aracılığıyla protein-protein etkileşiminde önemlidir.
- bulunan çok alt birimli büyük bir protein olan NADPH oksidaz'ın sitozolik altbirimlerinin fosforilasyonu, bu enzimin protein-protein etkileşimlerinin düzenlenmesinde önemli rol oynar.
- Protein yıkımında önemlidir.
- Bazı proteinlerin fosforilasyonunun, bunların ATP-bağımlı ubikuitin/ yoluyla yıkımına yol açar. Bu proteinler ancak fosforile oldukları zaman belli ubikuitin ligazlara substrat olurlar.
Sinyalizasyon şebekeleri
Sinyalizasyon yolu fosforilasyon olaylarını açığa kavuşturmak zor olabilir. Hücresel sinyal iletiminde, A proteini B proteini fosforile edebilir ve B de C'yi fosforile edebilir. Ama başka bir sinyalizasyon yolunda, protein D, protein A'yı veya protein C'yi fosforile eder. Fosforile olmuş proteinlerin araştırılması olan , 'in bir alt sahasıdır. Fosfoproteomiks gibi global yaklaşımlar ve kütle spektrometri yöntemleri kullanılarak fosforile proteinlerdeki zaman bağlı değişiklikler tespit edilip nicellenmektedir. Karmaşık fosforilasyon şebekelerinin anlaşılması için bu teknikler giderek daha fazla önem kazanmaktadır.
Protein fosforilasyon konumları
Bir hücre içinde binlerce fosforilasyon yeri bulunmaktadır.Çünkü:
- Belli bir hücre (örneğin bir lenfosit) içinde binlerce farklı tip protein bulunmaktadır.
- Belli bir fizyolojik haldeki hücredeki proteinlerin 1/10 ila 1/2'si fosforiledir.
- Belli bir proteinde birden çok fosforilasyon yeri vardır.
Belli bir proteinin belli bir konumunun fosforilasyonu onun işlevini veya lokalizasyonu değiştirebildiği için, hücrenin "hal"inın anlaşılması hücredeki proteinlerin fosforilasyon durumunun bilinmesini gerektirir. Örneğin, proteinin serin-473 ("S473") amino asidinin fosforile olmuşsa, AKT genelde bir kinaz olarak etkinleştirilmiş demektir. S473 fosforile olmamışsa AKT inaktif bir kinazdır.
Fosforilasyon tipleri
Farklı fosforilasyon tipleri için ayrıca kinaz maddesine bakınız.
Bir proteinde fosforilasyon birkaç farklı amino asitte meydana gelebilir. Serin fosforilasyonu en sık görülür, bunu treonin fosforilasyonu izler. Tirozin forforilasyonu nispeten daha enderdir. Ancak, tirozin fosforile proteinlerin antikorlarla saflaştırılması göreli daha kolay olduğu için, tirozin fosforilasyon konumları daha iyi bilinmektedir. Histidin ve aspartat fosforilasyonu prokaryotlarda ve ökaryotlarda bazı sinyal transdüksiyon yollarında görülür.
Tespit ve karakterizasyon
Antikorlar bir proteinin belli bir konumda fosforile olup olmadığını tespit etmek için kullanılan etkili gereçlerdir. Antikorlar proteinin fosforile olmaktan kaynaklanan değişik biçimlerine (konformasyonlarına) bağlanabilirler ve böylece bunların varlığını tespitte kullanılabilirler. Böylesi antikorlar fosfo-spesifik antikor olarak adlandırılır; bu tür yüzlerce antikor mevcuttur. Temel araştırmada ve klinik tanı koyma amaçlı testlerde bunlar vazgeçilmez ayıraçlardır.
Çevrim sonrası değişim izoformları kolaylıkla tespit edilebilir. Serin, treonin ve tirozin, fosforile olunca nötür hidroksil gruplarının yerini negatif yüklü fosfat grupları alır. Bu fosfat gruplarının pK'ları 1,2 ve 6,5 dolayındadır, dolayısıyla pH 5,5 altında fosfatlar bir negatif yük ekler, ph 6,5 civarında 1,5 negatif yük, pH 7,5 üzerinde 2 negatif yük eklerler. Her bir izoformun göredeli oranı, 2 boyutlu jeldeki protein beneklerinin göreceli boyanma miktarını ölçerek kolayca belirlenebilir.
Son yıllarda kütle spektrometrisi ile yapılan büyük çaplı analizler ile protein fosforilasyon konumları belirlenmektedir. Bu yöntemle daha evvelden bilinmeyen binlerce fosforilasyon yeri tespit edilmiştir. Kütle spektrometrisi bu tür analizler için idealdir çünkü bir fosfat grubunun eklenmesi proteinin kütlesi artırır. Ancak, bu tür çalışmalar için kütle ölçümlerindeki hata oranının çok düşük olması gerekmektedir, bu yüzden bu teknoloji ancak yüksek kaliteli kütle spektrometresine sahip laboratuvarlarda yapılabilmektedir.
Fosforilasyon konumlarının ayrıntılı bir karakterizasyonu çok zordur ve protein fosforilasyonunun nicelenmesi için dahili izotopik standartlar kullanmak gerekir. Göreceli bir niceleme için çeşitli diferansiyel izotop işaretleme yöntemleri kullanıllabilir.
Dış bağlantılar
- , fosfo-spesifik antikorlar hakkında bilgileri bütünleştiren bir site
- kütle spektrometresi ile fosforilasyon tespiti ve fosforilasyon konum belirlenmesi
Kaynakça
- ^ P.A. Levene and C.L. Alsberg, The cleavage products of vitellin, J. Biol. Chem. 2 (1906), pp. 127–133.
- ^ F.A. Lipmann and P.A. Levene, Serinephosphoric acid obtained on hydrolysis of vitellinic acid, J. Biol. Chem. 98 (1932), pp. 109–114.
- ^ G. Burnett and E.P. Kennedy, The enzymatic phosphorylation of proteins, J. Biol. Chem. 211 (1954), pp. 969–980.
- ^ a b A.J. Cozzon (1988) Protein phosphorylation in prokaryotes Ann. Rev. Microbiol. 42:97-125
- ^ a b J.B. Stock, A.J. Ninfa and A.M. Stock (1989) Protein phosphorylation and regulation of adaptive responses in bacteria. Microbiol. Rev., p. 450-490
- ^ C. Chang and R.C. Stewart (1998) The Two-Component System. Plant Physiol. 117: 723-731
- ^ D. Barford, A.K. Das and MP. Egloff. (1998) The Structure and mechanism of protein phosphatases: Insights into Catalysis and Regulation Annu Rev Biophys Biomol Struct. Vol. 27: 133-164
- ^ M. Ashcroft, M.H.G. Kubbutat, and K.H. Vousden (1999). Regulation of p53 Function and Stability by Phosphorylation. Mol Cell Biol Mar;19(3):1751-8.
- ^ S. Bates, and K. H. Vousden. (1996). p53 in signalling checkpoint arrest or apoptosis. Curr. Opin. Genet. Dev. 6:1-7.
- ^ P.C. van Weeren, K.M. de Bruyn, A.M. de Vries-Smits, J. Van Lint, B.M. Burgering. (1998). "Essential role for protein kinase B (PKB) in insulin-induced glycogen synthase kinase 3 inactivation. Characterization of dominant-negative mutant of PKB. J Biol Chem 22;273(21):13150-6.
- ^ Cole, P.A., Shen, K., Qiao, Y., and Wang, D. (2003) Protein tyrosine kinases Src and Csk: A tail's tale, Curr. Opin. Chem., Biol. 7:580-585.
- ^ , (1999). NADPH oxidase: an update. Blood 93, pp. 1464–1476
- ^ a b J.V. Olsen, B.Blagoev, F. Gnad, B. Macek, C. Kumar, P. Mortensen, and M. Mann. (2006) Global, in vivo, and site-specific phosphorylation dynamics in signaling networks. Cell. 3;127(3):635-48.
- ^ Y. Li-Rong, H.J. Issaq and T.D. Veenstra. (2007) Phosphoproteomics for the discovery of kinases as cancer biomarkers and drug targets. Proteomics Clin. Appl. 1, 1042–1057
- ^ (PDF). 16 Aralık 2008 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Eylül 2009.
- ^ . exactantigen.com. 7 Aralık 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Ocak 2009.
- ^ "Munton et al 2007". 11 Haziran 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 14 Eylül 2009.
- ^ "Trinidad et al 2008". 11 Haziran 2016 tarihinde kaynağından . Erişim tarihi: 14 Eylül 2009.
- ^ "Gerber et al., 2003".
- ^ "Proteome Analysis of Low-Abundance Proteins Using Multidimensional Chromatography and Isotope-Coded Affinity Tags - Journal of Proteome Research (ACS Publications)". Erişim tarihi: 14 Eylül 2009.
- ^ "ScienceDirect - Current Opinion in Biotechnology : Stable isotope-coded proteomic mass spectrometry". Erişim tarihi: 14 Eylül 2009.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Protein fosforilasyonu bir proteine bir fosfat grubu PO4 eklenmesidir Protein fosforilasyonu pek cok hucresel surecte onemli bir rol oynar Fosfatli bir serin kalintisiTarihce1906 da Rockefeller Tip Arastirma Enstitusu nde Phoebus A Levene adli proteininde fosfat oldugunu buldu ve 1933 te Fritz Lipmann la ortak calismasi ile kazeinde fosfoserin bulundugunu kesfetti Ancak tarafindan enzimatik protein fosforilasyonunun kesfedilmesine kadar yirmi yil gecmesi gerekti IslevProteinlerin tersinir fosforilasyonu prokaryot ve okaryotlarda gorulen onemli bir duzenleyici mekanizmadir Protein kinaz ve denen enzimler bu duzenleme surecinin fosforilasyon ve defosforilasyon kisimlarinda rol oynarlar Fosforilasyon ve defosforilasyon sonucu cogu enzim ve reseptorun yapisinda bir bicim konformasyon degisimi olur bunun sonucu bunlar ya aktiflesir veya inaktiflesir Okaryotik proteinlerde fosforilasyonu genelde serin treonin ve tirozin kalintilarinda olur Prokaryotlarda bazik amino asitler olan histidin lizin ve arjininde de fosforilasyon olur Apolar bir amino asit kalintisina bir PO4 grubunun eklenmesi proteinin hidrofobik bir kisminin cok hidrofilik bir hal almasina neden olabilir Proteinin bu bolgesinin diger hidrofobik ve hidrofilik bolgeleriyle etkilesimi degisir ve boylece protein yapisinda bicimsel bir degisiklik meydana gelir Fosforilasyonun duzenleyici rolune bir ornek p53 tumor baskilayici proteinidir p53 proteinin etkinligi cesitli mekanizmalarla duzenlenir ve 18 farkli fosforilasyon konumu vardir p53 un etkinlesmesi hucre dongusunu durdurur Hucre hasar gordugu veya hucrenin normal fizyolojisi bozuldugunda bu etkinlesme olur ve bunun sonucunda apoptozis meydana gelir Etkinsizlesme sinyalinin ardindan protein defosforile olur ve calismasi durur Bu mekanizma cogu sinyal transduksiyonu yolunda gorulur Ornegin retinadaki isiga duyarli hucrelere gelen isiga hucrenin tepki vermesinde de bu surec vardir Fosforilasyonun duzenleyici rolleri arasinda asagidakiler bulunmaktadir Enerji gerektiren reaksiyonlarin biyolojik termodinamigi Na K ATPaz enziminin fosforilasyonu sodyum Na ve potasyum K iyonlarinin hucre zarindan tasinmasini duzenler Hucrelerde saglayan bu sistem vucut suyunun homeostazinda rol oynar Enzim inhibisyonuna aracilik eder Insulin sinyalizasyon yolunun bir parcasi olarak enziminin Protein kinaz B tarafindan fosforile olur Src adli tirozin kinazinin Src C ucu kinaz C terminal Src kinase Csk tarafindan fosforile edilmesi enzimin yapisinda bicimsel bir degisiklige neden olur protein katlanarak kendi kinaz bolgesini kapatir ve calismaz hale gelir Taninma bolgeleri recognition domain araciligiyla protein protein etkilesiminde onemlidir bulunan cok alt birimli buyuk bir protein olan NADPH oksidaz in sitozolik altbirimlerinin fosforilasyonu bu enzimin protein protein etkilesimlerinin duzenlenmesinde onemli rol oynar Protein yikiminda onemlidir Bazi proteinlerin fosforilasyonunun bunlarin ATP bagimli ubikuitin yoluyla yikimina yol acar Bu proteinler ancak fosforile olduklari zaman belli ubikuitin ligazlara substrat olurlar Sinyalizasyon sebekeleri Sinyalizasyon yolu fosforilasyon olaylarini aciga kavusturmak zor olabilir Hucresel sinyal iletiminde A proteini B proteini fosforile edebilir ve B de C yi fosforile edebilir Ama baska bir sinyalizasyon yolunda protein D protein A yi veya protein C yi fosforile eder Fosforile olmus proteinlerin arastirilmasi olan in bir alt sahasidir Fosfoproteomiks gibi global yaklasimlar ve kutle spektrometri yontemleri kullanilarak fosforile proteinlerdeki zaman bagli degisiklikler tespit edilip nicellenmektedir Karmasik fosforilasyon sebekelerinin anlasilmasi icin bu teknikler giderek daha fazla onem kazanmaktadir Protein fosforilasyon konumlari Bir hucre icinde binlerce fosforilasyon yeri bulunmaktadir Cunku Belli bir hucre ornegin bir lenfosit icinde binlerce farkli tip protein bulunmaktadir Belli bir fizyolojik haldeki hucredeki proteinlerin 1 10 ila 1 2 si fosforiledir Belli bir proteinde birden cok fosforilasyon yeri vardir Belli bir proteinin belli bir konumunun fosforilasyonu onun islevini veya lokalizasyonu degistirebildigi icin hucrenin hal inin anlasilmasi hucredeki proteinlerin fosforilasyon durumunun bilinmesini gerektirir Ornegin proteinin serin 473 S473 amino asidinin fosforile olmussa AKT genelde bir kinaz olarak etkinlestirilmis demektir S473 fosforile olmamissa AKT inaktif bir kinazdir Fosforilasyon tipleri Farkli fosforilasyon tipleri icin ayrica kinaz maddesine bakiniz Bir proteinde fosforilasyon birkac farkli amino asitte meydana gelebilir Serin fosforilasyonu en sik gorulur bunu treonin fosforilasyonu izler Tirozin forforilasyonu nispeten daha enderdir Ancak tirozin fosforile proteinlerin antikorlarla saflastirilmasi goreli daha kolay oldugu icin tirozin fosforilasyon konumlari daha iyi bilinmektedir Histidin ve aspartat fosforilasyonu prokaryotlarda ve okaryotlarda bazi sinyal transduksiyon yollarinda gorulur Tespit ve karakterizasyon Antikorlar bir proteinin belli bir konumda fosforile olup olmadigini tespit etmek icin kullanilan etkili gereclerdir Antikorlar proteinin fosforile olmaktan kaynaklanan degisik bicimlerine konformasyonlarina baglanabilirler ve boylece bunlarin varligini tespitte kullanilabilirler Boylesi antikorlar fosfo spesifik antikor olarak adlandirilir bu tur yuzlerce antikor mevcuttur Temel arastirmada ve klinik tani koyma amacli testlerde bunlar vazgecilmez ayiraclardir 2 boyutlu jel elektroforezinde tespit edilmis cevrim sonrasi bir degisiklik ornegi benek sinirlari analiz yazilimi tarafindan cizilmistir analiz kutle spektrometresi ile yapilmistir P46462 proteinin Expasy veritabanindaki kimlik numarasidir Cevrim sonrasi degisim izoformlari kolaylikla tespit edilebilir Serin treonin ve tirozin fosforile olunca notur hidroksil gruplarinin yerini negatif yuklu fosfat gruplari alir Bu fosfat gruplarinin pK lari 1 2 ve 6 5 dolayindadir dolayisiyla pH 5 5 altinda fosfatlar bir negatif yuk ekler ph 6 5 civarinda 1 5 negatif yuk pH 7 5 uzerinde 2 negatif yuk eklerler Her bir izoformun goredeli orani 2 boyutlu jeldeki protein beneklerinin goreceli boyanma miktarini olcerek kolayca belirlenebilir Son yillarda kutle spektrometrisi ile yapilan buyuk capli analizler ile protein fosforilasyon konumlari belirlenmektedir Bu yontemle daha evvelden bilinmeyen binlerce fosforilasyon yeri tespit edilmistir Kutle spektrometrisi bu tur analizler icin idealdir cunku bir fosfat grubunun eklenmesi proteinin kutlesi artirir Ancak bu tur calismalar icin kutle olcumlerindeki hata oraninin cok dusuk olmasi gerekmektedir bu yuzden bu teknoloji ancak yuksek kaliteli kutle spektrometresine sahip laboratuvarlarda yapilabilmektedir Fosforilasyon konumlarinin ayrintili bir karakterizasyonu cok zordur ve protein fosforilasyonunun nicelenmesi icin dahili izotopik standartlar kullanmak gerekir Goreceli bir niceleme icin cesitli diferansiyel izotop isaretleme yontemleri kullanillabilir Dis baglantilar fosfo spesifik antikorlar hakkinda bilgileri butunlestiren bir site kutle spektrometresi ile fosforilasyon tespiti ve fosforilasyon konum belirlenmesiKaynakca P A Levene and C L Alsberg The cleavage products of vitellin J Biol Chem 2 1906 pp 127 133 F A Lipmann and P A Levene Serinephosphoric acid obtained on hydrolysis of vitellinic acid J Biol Chem 98 1932 pp 109 114 G Burnett and E P Kennedy The enzymatic phosphorylation of proteins J Biol Chem 211 1954 pp 969 980 a b A J Cozzon 1988 Protein phosphorylation in prokaryotes Ann Rev Microbiol 42 97 125 a b J B Stock A J Ninfa and A M Stock 1989 Protein phosphorylation and regulation of adaptive responses in bacteria Microbiol Rev p 450 490 C Chang and R C Stewart 1998 The Two Component System Plant Physiol 117 723 731 D Barford A K Das and MP Egloff 1998 The Structure and mechanism of protein phosphatases Insights into Catalysis and Regulation Annu Rev Biophys Biomol Struct Vol 27 133 164 M Ashcroft M H G Kubbutat and K H Vousden 1999 Regulation of p53 Function and Stability by Phosphorylation Mol Cell Biol Mar 19 3 1751 8 S Bates and K H Vousden 1996 p53 in signalling checkpoint arrest or apoptosis Curr Opin Genet Dev 6 1 7 P C van Weeren K M de Bruyn A M de Vries Smits J Van Lint B M Burgering 1998 Essential role for protein kinase B PKB in insulin induced glycogen synthase kinase 3 inactivation Characterization of dominant negative mutant of PKB J Biol Chem 22 273 21 13150 6 Cole P A Shen K Qiao Y and Wang D 2003 Protein tyrosine kinases Src and Csk A tail s tale Curr Opin Chem Biol 7 580 585 1999 NADPH oxidase an update Blood 93 pp 1464 1476 a b J V Olsen B Blagoev F Gnad B Macek C Kumar P Mortensen and M Mann 2006 Global in vivo and site specific phosphorylation dynamics in signaling networks Cell 3 127 3 635 48 Y Li Rong H J Issaq and T D Veenstra 2007 Phosphoproteomics for the discovery of kinases as cancer biomarkers and drug targets Proteomics Clin Appl 1 1042 1057 PDF 16 Aralik 2008 tarihinde kaynagindan PDF arsivlendi Erisim tarihi 14 Eylul 2009 exactantigen com 7 Aralik 2009 tarihinde kaynagindan arsivlendi Erisim tarihi 22 Ocak 2009 Munton et al 2007 11 Haziran 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 14 Eylul 2009 Trinidad et al 2008 11 Haziran 2016 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 14 Eylul 2009 Gerber et al 2003 Eksik ya da bos url yardim erisim tarihi kullanmak icin url gerekiyor yardim Proteome Analysis of Low Abundance Proteins Using Multidimensional Chromatography and Isotope Coded Affinity Tags Journal of Proteome Research ACS Publications Erisim tarihi 14 Eylul 2009 ScienceDirect Current Opinion in Biotechnology Stable isotope coded proteomic mass spectrometry Erisim tarihi 14 Eylul 2009