9001-77-8 / 磷酸酶的生物學(xué)功能

磷酸酶是一種能夠?qū)?yīng)底物去磷酸化的酶，即通過水解磷酸單酯將底物分子上的磷酸基團(tuán)除去，并生成磷酸根離子和自由的羥基。磷酸酶的作用與激酶的作用正相反，激酶是磷酸化酶，可以利用能量分子，如ATP，將磷酸基團(tuán)加到對應(yīng)底物分子上。在許多生物體中都普遍存在的一種磷酸酶是堿性磷酸酶。

磷酸酶可以被分為兩類：半胱氨酸依賴的磷酸酶和金屬磷酸酶(其活性依賴位于活性位點(diǎn)上的金屬離子)。

催化機(jī)制

半胱氨酸依賴的磷酸酶催化酪氨酸去磷酸化的機(jī)制。

半胱氨酸依賴的磷酸酶通過形成磷酸－半胱氨酸中間體來催化磷酸酯鍵的斷裂，具體過程如下(以磷酸化的酪氨酸去磷酸化過程為例，參見右圖)：

首先，酶活性位點(diǎn)上的自由的半胱氨酸親核基團(tuán)進(jìn)攻磷酸基團(tuán)中的磷原子并成鍵；然后，連接磷酸基團(tuán)與酪氨酸的P-O鍵接受位置合適的酸性氨基酸(如天冬氨酸)或水分子所提供的質(zhì)子，發(fā)生質(zhì)子化，從而形成磷酸－半胱氨酸中間體；這一中間體被另一個(gè)水分子所水解，酶的活性位點(diǎn)被釋放，可以繼續(xù)下一個(gè)去磷酸化反應(yīng)。

金屬磷酸酶的活性位點(diǎn)上結(jié)合了兩個(gè)催化所必需的金屬離子。而對于這兩個(gè)金屬離子的性質(zhì)的研究結(jié)果并不一致，因此到目前為止還沒有定論。現(xiàn)有的證據(jù)只能夠表明，這兩種金屬可以是鎂、錳、鐵、鋅的任意組合，并且兩個(gè)金屬離子之間通過一個(gè)氫氧根離子相連。目前認(rèn)為這一氫氧根離子參與了對磷的親核攻擊。

生物學(xué)功能

磷酸酶與激酶或磷酸化酶的磷酸化作用正相反。磷酸化可以使一個(gè)酶被激活或失活(如，激酶信號通路)，也可以使一個(gè)蛋白－蛋白間相互作用發(fā)生(如SH3結(jié)構(gòu)域)；因此，磷酸酶是許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路控制磷酸化所必需的。值得一提的是，磷酸化或去磷酸化并不一定對應(yīng)著酶的激活或抑制，而且一些酶有多個(gè)磷酸化位點(diǎn)參與激活或抑制的調(diào)控。例如，周期素依賴性激酶(CDK)有多個(gè)能夠被磷酸化的特定氨基酸殘基，而激活或抑制對應(yīng)不同殘基的磷酸化。磷酸之所以對于信號傳導(dǎo)很重要，其原因在于它能夠?qū)ζ渌Y(jié)合的蛋白的行動(dòng)進(jìn)行調(diào)控；而除去磷酸，則是一種反向作用(如果磷酸化是激活作用，則去磷酸化就是抑制作用)，磷酸酶就在這里扮演了重要的角色。