Situs fosforilasi adalah area tertentu dari molekul yang mengalami penambahan atau penghilangan gugus fosfat yang dikenal sebagai PO4. Mereka sangat penting untuk regulasi protein dalam sel. Fosforilasi dapat mengaktifkan atau menonaktifkan protein dan merupakan cara penting untuk mengatur jalur dalam sel. Sebuah protein tunggal dapat memiliki banyak situs fosforilasi, dan setiap sel individu dapat memiliki ribuan situs tersebut. Beberapa hasil fosforilasi yang serba salah dapat mencakup kanker dan diabetes.
Protein yang dapat difosforilasi termasuk enzim protein, yang sangat mempercepat kecepatan reaksi. Fosforilasi protein dapat mengubah fungsi atau lokalisasinya di dalam sel. Masing-masing enzim bervariasi apakah bentuk aktifnya memiliki situs fosforilasi terfosforilasi atau kosong.
Reseptor juga merupakan tempat fosforilasi yang penting. Sinyal transmisi ini, dan jalur transduksi sinyal sering diatur oleh situs fosforilasi. Salah satu faktor yang membuatnya menguntungkan untuk regulasi adalah bahwa waktu reaksi pensinyalan dapat bervariasi dari jam hingga kurang dari satu detik. Jalur fosforilasi bisa sangat kompleks dengan serangkaian protein berurutan memfosforilasi berikutnya. Hal ini menyebabkan amplifikasi jalur.
Protein yang menambahkan fosfat disebut kinase. Ini mengatur sejumlah besar reaksi di dalam sel. Protein yang menghilangkan gugus fosforil disebut fosfatase.
Kinase memperoleh gugus fosfat dari adenosin trifosfat (ATP). Mereka menambahkan gugus fosfat ke salah satu dari tiga asam amino – serin, treonin, atau tirosin. Yang lain dapat bekerja pada ketiganya, atau bahkan pada asam amino tambahan seperti histidin. Beberapa kinase memiliki beberapa kekhususan dan dapat bekerja pada lebih dari satu target. Spesifisitas target yang luas tersebut memungkinkan regulasi terkoordinasi dari beberapa jalur oleh satu sinyal.
Salah satu subkelompok kinase yang sangat penting adalah serin/treonin protein kinase. Situs fosforilasi mereka adalah gugus OH serin atau treonin. Fosforilasi oleh kinase ini dapat diatur oleh sinyal kimia, serta oleh peristiwa seperti kerusakan DNA. MAP kinase adalah kelompok yang dipelajari dengan baik dari jenis ini, dan subkelompok MAP kinase dikenal sebagai kinase yang diatur sinyal ekstraseluler (ERK).
Fosforilasi ERK secara luas diekspresikan sebagai mekanisme pensinyalan intraseluler. Apa yang penting tentang ERK kinase ini adalah bahwa mereka mengirimkan sinyal ekstraseluler dan memperkuatnya di dalam sel. Jalur ini diaktifkan oleh banyak faktor ekstraseluler yang berbeda, termasuk faktor pertumbuhan, hormon, dan karsinogen. Jalur ERK terganggu pada banyak kanker.
Fosforilasi protein, dan lokasi situs fosforilasi khususnya, adalah bidang studi yang sangat aktif. Hingga setengah dari protein dalam sel dapat difosforilasi. Berbagai perusahaan mengkhususkan diri dalam memprediksi area protein mana yang dapat difosforilasi.
Uji fosforilasi protein umumnya menggunakan antibodi. Ini adalah protein yang diproduksi oleh sistem kekebalan hewan yang spesifik untuk penyerbu asing. Ada ratusan antibodi yang spesifik untuk perubahan struktural yang disebabkan oleh fosforilasi. Protein dijalankan pada gel yang terpisah berdasarkan ukuran dan muatannya, dan dikenal sebagai elektroforesis 2 dimensi. Kemudian diobati dengan antibodi spesifik fosfo untuk menentukan perbedaan struktur.
Perlu dicatat bahwa jenis molekul lain juga dapat difosforilasi. Misalnya, fosforilasi gula merupakan bagian penting dari metabolisme sel. Glikolisis jalur metabolisme yang menghasilkan energi adalah salah satu contohnya. Langkah pertama dalam pemecahan glukosa adalah fosforilasi gugus OH pada molekul glukosa.
Fosforilasi adenosin difosfat (ADP) menjadi ATP sangat penting untuk berlangsungnya banyak reaksi intensif energi sel. ATP adalah molekul berenergi tinggi dan mengeluarkan energi ketika menyumbangkan gugus fosfat. Sintesis protein adalah salah satu dari banyak proses seluler penting yang didukung oleh ATP.