Dephosphorylierung

Dephosphorylierung bezeichnet den chemischen Prozess, bei dem eine Phosphatgruppe aus einem Molekül entfernt wird. In biologischen Systemen handelt es sich meist um die Hydrolyse eines Phosphatester-Bonds, wobei anorganisches Phosphat freigesetzt wird. Der Prozess wirkt dem phosphorylierenden Vorgang entgegen, bei dem eine Phosphatgruppe unter Verbrauch von ATP zu einem Molekül hinzugefügt wird und dadurch Struktur, Ladung und Aktivität verändern kann.

Am wichtigsten sind Proteine, deren Aktivität oft durch Phosphorylierung oder Dephosphorylierung reguliert wird. Die Abbau von Phosphatgruppen erfolgt durch Enzyme der Phosphatase-Familien. Proteinphosphatasen entfernen Phosphatgruppen von Proteinen (und anderen Zielmolekülen) und arbeiten oft als Gegenspieler zu Proteinkinasen. Unter den Proteinphosphatasen gibt es Tyrosinphosphatasen, Serin/Threonin-Phosphatasen und Dual-specificity-Phosphatasen, die sowohl Serin- oder Threoninreste als auch Tyrosinreste entphosphorylieren können. Darüber hinaus wirken alkalische Phosphatasen und andere Phosphatasen auf nicht-Proteinziele, einschließlich Nukleotide und organische Phosphate.

Die Dephosphorylierung beeinflusst die Aktivität von Enzymen, die Bindung an Proteine oder die subzelluläre Lokalisierung. In Signalwegen fungiert das Gleichgewicht zwischen Phosphorylierung und Dephosphorylierung als zentrales Regulationsprinzip; Beispiele finden sich in Insulinsignalweg, MAPK-Kaskade, Zellzyklusregulation und Stoffwechselwegen.

Die Aktivität von Phosphatasen wird durch Inhibitoren, regulatorische Untereinheiten, Kofaktoren und zelluläre Lokalisierung kontrolliert. Fehlregulationen von Dephosphorylierung sind mit Krankheiten wie Krebs, Diabetes und neurodegenerativen Erkrankungen assoziiert.