Phosphatierte

Phosphatierte Moleküle sind Verbindungen, denen eine oder mehrere Phosphatgruppen covalent angehängt wurden. In biologischen Systemen erfolgt dies meist durch Enzyme und wird Phosphorylierung genannt. Die entgegengekoppelte Reaktion heißt Dephosphorylierung. Phosphorylierung verändert chemische Eigenschaften, Struktur oder Wechselwirkungen eines Moleküls und dient der Regulation zahlreicher biologischer Prozesse.

Bei Proteinen ist die Phosphorylierung eine zentrale Regulationsstufe. Das Hinzufügen einer Phosphatgruppe kann Aktivität, Konformation oder Bindung von Proteinen beeinflussen. Kinase-Enzyme katalysieren die Reaktion, während Phosphatasen die Phosphatgruppen wieder entfernen. Diese Modifikation ist besonders dynamisch und kompartmentalisiert, sodass Zellen Signale zeitlich steuern können.

Typische Zielreste in Proteinen sind Serin, Threonin und Tyrosin; in manchen Organismen auch Histidin. Lipide und Kohlenhydrate können ebenfalls phosphatiert werden, was Membran-Trafficking, Signalwege und Stoffwechsel beeinflusst. Phosphorylierung ist in der Regel reversibel und integriert sich in größere Signalkaskaden, wie etwa Kinasen-Wegen für Ser/Thr- oder Tyr-Kinasen.

Methoden zur Untersuchung phosphatierter Moleküle umfassen Massenspektrometrie, phospho-spezifische Antikörper in Immunblotting oder Immunpräzipitation sowie Phosphoproteomik. Solche Ansätze liefern Hinweise auf Aktivierungszustände von Zellen und helfen, Funktionszusammenhänge in Signalwegen zu verstehen.

Störungen der Phosphorylierung sind mit Krankheiten assoziiert, insbesondere Krebs, Stoffwechsel- und Neurodegenerations-Erkrankungen. Wegen ihrer zentralen Rolle in der Zellkommunikation sind Phosphorylierungswege ein wichtiges Ziel in der Grundlagenforschung und in der Entwicklung von Therapien, etwa Kinasehemmern.