Fosfataza

Fosfataza je enzim koji uklanja fosfatnu grupu sa svog supstrata hidrolizom monoestara fosforne kiseline u fosfatni jon i molekul sa slobodnom hidroksilnom grupom. Ova reakcija je u direktnoj suprotnosti sa reakcijama fosforilaza i kinaza, koje dodaju fosfatne grupe na njihove supstrate koristeći energetske molekule kao što je ATP. Fosfataza prisutna kod mnogih organizama je alkalna fosfataza.

Proteinska fosforilacije je veoma česta i vazna forma reverzibilne proteinske posttranslacione modifikacije (PTM). Smatra se da do 30% svih proteina podleže fosforilacije. Proteinske kinaze (PK) su efektori fosforilacije i katalizuju transfer γ-fosfata sa ATP na specifične aminokiseline na proteinima. Kod sisara postoji nekoliko stotina proteinskih kinaza. One su klasifikovane u distinktne super-familije. Proteini su fosforilisani predominantno na Ser, Thr i Tyr ostacima, što kod sisara sačinjava 86, 12 i 2% fosfoproteoma, respektivno. U kontrastu s tim, protein fosfataze (PP) su primarni efektori defosforilacije i mogu se grupisati u tri glavne klase na osnovu sekvence, strukture i katalitičke funkcije. Najveća PP klasa je familija fosfoproteinskih fosfataza (PPP) u koju se ubrajaju PP1, PP2A, PP2B, PP4, PP5, PP6 i PP7. Familija proteinskih Tyr fosfataza je druga grupa, a aspartat-bazirane proteinske fosfataze su treća.

Mehanizam

Cistidin difosfati (CDP) katalizuju hidrolizu fosfoestarske veze putem fosfo-cistein intermedijara^[1].

Mehanizam defosforilacije tirozin cistidin difosfatom

Slobodni cisteinski nukleofil formira vezu sa atomom fosfora fosfatne grupe, i P-O veza između fosfatne grupe i tirozina se protonuje, bilo prikladno pozicionirananim kiselim aminokiselinskim ostatkom (Asp na dijagramu) ili molekulom vode. Fosfo-cisteinski intermedijer se zatim hidrolizuje još jednim molekulom vode, čime se regeneriše aktivno mesto za sledeću reakciju defosforilacije.

Metalo-fosfataze (npr. PP2C) koordiniraju dva katalitički esencijalna metalna jona u njihovom aktivnom mestu. Identitet tih metalnih jona nije nije dovoljno razjašnjen. Postoji evidencija da oni mogu da biti: magnezijum, mangan, gvožđe, cink, ili njihove kombinacije. Smatra se da hidroksilni jon koji premošćuje dva metalna jona učestvuje u nukleofilnom napadu na jon fosfora.

Pod-tipovi

Fosfataze se mogu podeliti na osnovu njihove supstratne specifičnosti.

Klasa	Primer	Supstrat	Referenca
Tirozin-specifične fosfataze	PTP1B	Fosfo-Tirozin	[2]
Serin/Treonin specifične fosfataze	PP2C (PPP2CA)	Fosfo-Serin/Treonin	[3]
Fosfataze dualne specifičnosti	VHR, DUSP1 do DUSP28	Fosfo-Tirozin/Serin/Treonin	[4]
Histidinske fosfataze	PHP	Fosfo-Histidin	[5]
Lipidne fosfataze	PTEN	Fosfatidil-Inozitol-3,4,5-Trifosfat	[6]

Literatura

• Nicholas C. Price, Lewis Stevens (1999). Fundamentals of Enzymology: The Cell and Molecular Biology of Catalytic Proteins (Third izd.). USA: Oxford University Press. ISBN 019850229X.
• Eric J. Toone (2006). Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology, Protein Evolution (Volume 75 izd.). Wiley-Interscience. ISBN 0471205036.
• Branden C, Tooze J.. Introduction to Protein Structure. New York, NY: Garland Publishing. ISBN: 0-8153-2305-0.
• Irwin H. Segel. Enzyme Kinetics: Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems (Book 44 izd.). Wiley Classics Library. ISBN 0471303097.
• Robert A. Copeland (2013). Evaluation of Enzyme Inhibitors in Drug Discovery: A Guide for Medicinal Chemists and Pharmacologists (2nd izd.). Wiley-Interscience. ISBN 111848813X.
• Gerhard Michal, Dietmar Schomburg (2012). Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology (2nd izd.). Wiley. ISBN 0470146842.

1. Barford D (November 1996). „Molecular mechanisms of the protein serine/threonine phosphatases”. Trends Biochem. Sci. 21 (11): 407–12. DOI:10.1016/S0968-0004(96)10060-8. PMID 8987393.
2. Zhang ZY (2002). „Protein tyrosine phosphatases: structure and function, substrate specificity, and inhibitor development”. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 42: 209–34. DOI:10.1146/annurev.pharmtox.42.083001.144616. PMID 11807171. Arhivirano iz originala na datum 2019-12-11. Pristupljeno 2014-01-25.
3. Mumby MC, Walter G (October 1993). „Protein serine/threonine phosphatases: structure, regulation, and functions in cell growth”. Physiol. Rev. 73 (4): 673–99. PMID 8415923.^{[mrtav link]}
4. Camps M, Nichols A, Arkinstall S (January 2000). „Dual specificity phosphatases: a gene family for control of MAP kinase function”. FASEB J. 14 (1): 6–16. PMID 10627275.
5. Bäumer N, Mäurer A, Krieglstein J, Klumpp S (2007). „Expression of protein histidine phosphatase in Escherichia Coli, purification, and determination of enzyme activity”. Methods Mol. Biol. 365: 247–60. DOI:10.1385/1-59745-267-X:247. PMID 17200567.
6. Maehama T, Okahara F, Kanaho Y (April 2004). „The tumour suppressor PTEN: involvement of a tumour suppressor candidate protein in PTEN turnover”. Biochem. Soc. Trans. 32 (Pt 2): 343–7. DOI:10.1042/BST0320343. PMID 15046605.

Spoljašnje veze

• MeSH Phosphatases