去磷酸化

在生物化学中，去磷酸化是通过水解从有机化合物中去除磷酸盐 (PO43−) 基团。 它是一种可逆的翻译后修饰。去磷酸化及其对应物，磷酸化，通过分离或连接磷酸酯和酸酐来激活和失活酶。一个值得注意的去磷酸化过程是 ATP 转化为 ADP 和无机磷酸盐。

去磷酸化使用一种水解酶或水解酶，它可以裂解酯键。用于去磷酸化的主要水解酶亚类是磷酸酶，它通过将磷酸单酯水解成磷酸根离子和具有游离羟基 (-OH) 基团的分子来去除磷酸基团。

可逆的磷酸化-去磷酸化反应发生在每个生理过程中，使蛋白磷酸酶的正常功能成为生物体生存所必需的。由于蛋白质去磷酸化是涉及细胞信号传导的关键过程，因此蛋白质磷酸酶与心脏病、糖尿病和阿尔茨海默氏病等疾病有关。

去磷酸化的发现来自于一系列检测从兔骨骼肌中分离出的磷酸化酶的实验。

1955 年，埃德温·克雷布斯 (Edwin Krebs) 和埃德蒙·菲舍尔 (Edmond Fischer) 使用放射性标记的 ATP 确定磷酸盐被添加到磷酸化酶的丝氨酸残基上，通过磷酸化作用将其从 b 型转化为 a 型。

随后，Krebs 和 Fischer 表明这种磷酸化是激酶级联的一部分。最后，从兔肝中纯化磷酸化酶 a 的磷酸化形式后，使用离子交换色谱法鉴定磷酸化蛋白磷酸酶 I 和 II。

自从发现这些去磷酸化蛋白以来，磷酸化和去磷酸化的可逆性与广泛的功能蛋白相关，主要是酶蛋白，但也包括非酶蛋白。

埃德温·克雷布斯 (Edwin Krebs) 和埃德蒙·菲舍尔 (Edmond Fischer) 因发现可逆的蛋白质磷酸化而获得 1992 年诺贝尔生理学或医学奖。

特定靶蛋白中属于中性但极性氨基酸（如丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸）的羟基的磷酸化和去磷酸化是每个生理过程调节的基本部分。磷酸化涉及通过羟基中的氧对 ATP 中的 α 磷酸的亲核攻击，用磷酸基团对羟基进行共价修饰。

去氧酸化涉及通过添加一分子水和释放原始磷酸基团的水合反应去除磷酸基团，再生羟基。这两个过程都是可逆的，并且任何一种机制都可用于激活或停用蛋白质。

蛋白质的磷酸化会产生许多生化效应，例如改变其构象以改变其与特定配体的结合以增加或减少其活性。磷酸化和去磷酸化可用于所有类型的底物，例如结构蛋白、酶、膜通道、信号分子和其他激酶和磷酸酶。这些过程的总和称为磷酸调节。磷酸化失调会导致疾病。

在蛋白质合成过程中，由核糖体翻译 mRNA 产生的多肽链必须在呈现成熟构象之前进行加工。蛋白质的去磷酸化是一种改变蛋白质行为的机制，通常通过激活或灭活酶来实现。蛋白质合成装置的成分也经历磷酸化和去磷酸化，从而调节蛋白质合成的速率。

作为翻译后修饰的一部分，可以从丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸中去除磷酸基团。因此，细胞内信号转导途径依赖于多种蛋白质的连续磷酸化和去磷酸化。

ATP4− + H2O ⟶ ADP3− + HPO42− + H+

三磷酸腺苷或 ATP 在所有生物体中充当自由能货币。 在自发的去磷酸化反应中，释放出 30.5 kJ/mol，用于驱动细胞反应。总的来说，由于偶联反应的负自由能变化，与 ATP 去磷酸化偶联的非自发反应是自发的。 这对于驱动氧化磷酸化很重要。

ATP 去磷酸化为 ADP 和无机磷酸盐。

在细胞水平上，ATP 酶的去磷酸化决定了离子流入和流出细胞。质子泵抑制剂是一类直接作用于胃肠道 ATP 酶的药物。

除了 ATP 之外，其他分子作为其他生物系统的一部分进行去磷酸化。由于depho，不同的化合物会产生不同的自由能变化。