Proteinphosphatase

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Proteinphosphatase ist eine Art von Enzymmolekül, das die Dephosphorylierungsreaktion von phosphorylierten Proteinmolekülen katalysiert. Es existiert in Entsprechung zu Proteinkinasen und bildet zusammen das Schaltsystem der Phosphorylierung und Dephosphorylierung, eine wichtige Proteinaktivität.

Klassifikation

Die Rolle der Proteinphosphatase ist das Gegenteil von der der Proteinkinase. Je nach den unterschiedlichen Aminosäureresten, die dephosphoryliert werden, werden Proteinphosphatasen auch in Protein-Tyrosin-Phosphatase (PTP, PTPase) und Serin/Threonin-Phosphatase unterteilt.

Die an der Aktivierung von Lymphozyten beteiligten Proteinphosphatasen umfassen hauptsächlich:

①CD45: Die beiden Domänen des intrazellulären Segments des Moleküls spielen die Rolle der PTP, sodass CD45 zur Rezeptortyp-Protein-Tyrosin-Phosphatase gehört, die eine Schlüsselrolle bei der Abwehr von kPTK und der Einleitung der Lymphozytensignaltransduktion spielt;

②Calcineurin ist eine Serin/Threonin-Phosphatase, deren Substrat die phosphorylierten Serin- und Threoninreste des Transkriptionsfaktors NF-AT-Moleküls sind. Unter dem Einfluss von Calcineurin wird NF-ATp durch Dephosphorylierung (p) aktiviert und wird zum aktivierten Transkriptionsfaktor NF-AT.

Beispiele

Proteinphosphatase 1 (PP1)

Proteinphosphatase 1 (PP1) ist eine wichtige eukaryotische Serin/Threonin-Phosphatase, die über ihre katalytische Untereinheit (PP1c) mit mehr als fünfzig verschiedenen etablierten oder vermuteten regulatorischen Untereinheiten interagieren kann, um eine Vielzahl von Zellfunktionen zu regulieren. Die meisten dieser Ziel-PP1c sind auf spezifische subzelluläre Standorte gerichtet und interagieren über das kurze konservative Bindungsmotiv RVxF, das normalerweise andere basische Reste zuerst hat, mit kleinen hydrophoben Rillen auf der Oberfläche von PP1c.

Abbildung 1. Proteinstruktur von PP1.

PPP1CB

Die katalytische Untereinheit der Serin/Threonin-Proteinphosphatase PP1-β ist ein Enzym, das durch das PPP1CB-Gen im menschlichen Körper kodiert wird. Das von diesem Gen kodierte Protein ist eine der drei katalytischen Untereinheiten der Proteinphosphatase 1 (PP1). PP1 ist eine serin/threoninspezifische Proteinphosphatase, die bekannt dafür ist, an der Regulation verschiedener zellulärer Prozesse beteiligt zu sein, wie Zellteilung, Glykogenstoffwechsel, Muskelkontraktion, Proteinsynthese und HIV-1-Virus-Transkription.

Abbildung 2. Proteinstruktur von PPP1CB.

Funktionen

Phosphatase ist das Gegenteil von Kinase/Phosphatase, die Phosphatgruppen zu Proteinen hinzufügt. Die Hinzufügung von Phosphatgruppen kann Enzyme aktivieren oder inaktivieren (z. B. Kinase-Signalwege) oder Protein-Protein-Interaktionen ermöglichen. Daher ist Phosphatase für viele Signaltransduktionswege unerlässlich. Die Hinzufügung und Entfernung von Phosphorsäure entspricht nicht unbedingt der Aktivierung oder Hemmung von Enzymen, und mehrere Enzyme haben separate Phosphorylierungsstellen für die aktivierende oder hemmende funktionale Regulation. Zum Beispiel kann CDK je nach spezifischem phosphoryliertem Aminosäurerest aktiviert oder inaktiviert werden. Phosphate sind wichtig in der Signaltransduktion, da sie die mit ihnen verbundenen Proteine regulieren. Um die Regulation umzukehren, wird Phosphat entfernt. Dies geschieht durch Hydrolyse selbst oder wird durch Proteinphosphatase vermittelt. Die Proteinphosphorylierung spielt eine entscheidende Rolle in biologischen Funktionen und steuert fast jeden zellulären Prozess, einschließlich Stoffwechsel, Gen-Transkription und -Translation, Zellzyklusfortschritt, zytoskelettale Umstrukturierung, Protein-Protein-Interaktion und Protein-Stabilität, Zellbewegung und Apoptose. Diese Prozesse hängen von Veränderungen in der Phosphorylierung von Schlüsselproteinen ab, was zu hochregulierten und gegensätzlichen Effekten von PK und PP führt. Die Phosphorylierung von Histonen sowie Methylierung, Ubiquitinierung, SUMOylierung und Acetylierung regulieren ebenfalls den Zugang zu DNA durch Chromatinumorganisation.