Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Фермент, катализирующий удаление фосфатной группы из молекулы.
Enzyme which catalyzes the removal of a phosphate group from a molecule
В биохимии фосфатаза – это фермент, который использует воду для расщепления моноэстера фосфорной кислоты на фосфат-ион и спирт. Поскольку фермент фосфатаза катализирует гидролиз своего субстрата, он является подкатегорией гидролаз. Фосфатазы необходимы для многих биологических функций, поскольку фосфорилирование (например, протеинкиназами) и дефосфорилирование (фосфатазами) выполняют разнообразные роли в клеточной регуляции и передаче сигналов. В то время как фосфатазы удаляют фосфатные группы из молекул, киназы катализируют перенос фосфатных групп к молекулам из АТФ. Вместе киназы и фосфатазы направляют форму посттрансляционной модификации, которая необходима для регуляторной сети клетки. Ферменты фосфатазы не следует путать с ферментами фосфорилазами, которые катализируют перенос фосфатной группы из фосфата водорода на акцептор. Благодаря их распространенности в клеточной регуляции, фосфатазы представляют интерес для фармацевтических исследований.
In biochemistry, a phosphatase is an enzyme that uses water to cleave a phosphoric acid monoester into a phosphate ion and an alcohol. Because a phosphatase enzyme catalyzes the hydrolysis of its substrate, it is a subcategory of hydrolases. Phosphatase enzymes are essential to many biological functions, because phosphorylation (e. g. by protein kinases) and dephosphorylation (by phosphatases) serve diverse roles in cellular regulation and signaling. Whereas phosphatases remove phosphate groups from molecules, kinases catalyze the transfer of phosphate groups to molecules from ATP. Together, kinases and phosphatases direct a form of post translational modification that is essential to the cell's regulatory network. Phosphatase enzymes are not to be confused with phosphorylase enzymes, which catalyze the transfer of a phosphate group from hydrogen phosphate to an acceptor. Due to their prevalence in cellular regulation, phosphatases are an area of interest for pharmaceutical research.
Биохимия
Фосфатазы катализируют гидролиз фосфомоноэстера, удаляя фосфатный остаток из субстрата. В ходе реакции происходит расщепление воды, при этом OH-группа присоединяется к фосфатному иону, а протон H+ протонирует гидроксильную группу другого продукта. Конечным результатом реакции является разрушение фосфомоноэстера и образование как фосфатного иона, так и молекулы со свободной гидроксильной группой. Исследования показывают, что так называемые "доковые взаимодействия" играют важную роль в связывании субстрата. Доковые взаимодействия также могут аллостерически регулировать фосфатазы и, таким образом, влиять на их каталитическую активность.
Phosphatases catalyze the hydrolysis of a phosphomonoester, removing a phosphate moiety from the substrate. Water is split in the reaction, with the OH group attaching to the phosphate ion, and the H+ protonating the hydroxyl group of the other product. The net result of the reaction is the destruction of a phosphomonoester and the creation of both a phosphate ion and a molecule with a free hydroxyl group. Studies reveal that so called "docking interactions" play a significant role in substrate binding. Docking interactions can also allosterically regulate phosphatases and thus influence their catalytic activity.
Функции
В отличие от киназ, ферменты фосфатазы распознают и катализируют более широкий спектр субстратов и реакций. Например, у человека киназ Ser/Thr в десять раз больше, чем фосфатаз Ser/Thr. Две известные белковые фосфатазы – PP2A и PP2B. PP2A участвует во множестве регуляторных процессов, таких как репликация ДНК, метаболизм, транскрипция и развитие. PP2B, также называемый кальцинеурином, участвует в пролиферации Т-клеток; по этой причине он является мишенью для некоторых препаратов, предназначенных для подавления иммунной системы. Нуклеотидазы необходимы для поддержания клеточного гомеостаза, поскольку они частично отвечают за поддержание сбалансированного соотношения нуклеотидов и нуклеозидов. Некоторые нуклеотидазы функционируют вне клетки, образуя нуклеозиды, которые могут транспортироваться в клетку и использоваться для регенерации нуклеотидов посредством путей спасения. Внутри клетки нуклеотидазы могут способствовать поддержанию уровня энергии в условиях стресса. Клетка, лишенная кислорода и питательных веществ, может катализировать больше нуклеотидов для повышения уровня нуклеозидтрифосфатов, таких как АТФ – основной источник энергии клетки.
In contrast to kinases, phosphatase enzymes recognize and catalyze a wider array of substrates and reactions. For example, in humans, Ser/Thr kinases outnumber Ser/Thr phosphatases by a factor of ten. Two notable protein phosphatases are PP2A and PP2B. PP2A is involved in multiple regulatory processes, such as DNA replication, metabolism, transcription, and development. PP2B, also called calcineurin, is involved in the proliferation of T cells; because of this, it is the target of some drugs that seek to suppress the immune system. Nucleotidases are essential for cellular homeostasis, because they are partially responsible for maintaining a balanced ratio of nucleotides to nucleosides. Some nucleotidases function outside the cell, creating nucleosides that can be transported into the cell and used to regenerate nucleotides via salvage pathways. Inside the cell, nucleotidases may help to maintain energy levels under stress conditions. A cell deprived of oxygen and nutrients may catabolize more nucleotides to boost levels of nucleoside triphosphates such as ATP, the primary energy currency of the cell.
В глюконеогенезе
Фосфатазы также могут действовать на углеводы, такие как промежуточные соединения в глюконеогенезе. Глюконеогенез – это биосинтетический путь, в ходе которого глюкоза синтезируется из неуглеводных предшественников; этот путь необходим, поскольку многие ткани могут получать энергию только из глюкозы. Каждая из них отщепляет фосфатную группу от шестиуглеродного фосфата сахара.
Phosphatases can also act on carbohydrates, such as intermediates in gluconeogenesis. Gluconeogenesis is a biosynthetic pathway wherein glucose is created from noncarbohydrate precursors; the pathway is essential because many tissues can only derive energy from glucose. Each cleaves a phosphate group from a six carbon sugar phosphate intermediate.
Классификация
В рамках более широкого класса фосфатаз, Комиссия по ферментам выделяет 104 различных семейства ферментов. Фосфатазы классифицируются по специфичности к субстрату и гомологии последовательностей в каталитических доменах.
Within the larger class of phosphatase, the Enzyme Commission recognizes 104 distinct enzyme families. Phosphatases are classified by substrate specificity and sequence homology in catalytic domains.