リン酸化と脱リン酸化の決定的な違いは、リン酸化はプロテインキナーゼによって分子にリン酸基が付加されることである。一方、脱リン酸化は、ヒドロラーゼ、具体的にはホスファターゼによって分子からリン酸基が除去されることである。

リン酸化と脱リン酸化は、生体の生理学において重要なプロセスである。タンパク質のリン酸化・脱リン酸化は、細胞内のシグナル伝達、細胞分裂、タンパク質翻訳、代謝、生存などに重要な役割を担っています。細胞内では、通常30％以上のタンパク質がリン酸化されている。最も重要なことは、リン酸化と脱リン酸化が構造タンパク質、酵素、膜チャネル、シグナル伝達分子など様々なタンパク質基質で起こるということである。リン酸化反応と脱リン酸化反応の制御を総称して、リン酸化と呼ぶ。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. リン酸化とは 3. 脱リン酸化とは 4. リン酸化と脱リン酸化の類似点 5. 横並び比較-リン酸化と脱リン酸化の表形式 6. まとめ

リン酸化は何ですか？

リン酸化とは、プロテインキナーゼと呼ばれる酵素によって、分子にリン酸基が付加されたり、移動したりすることです。翻訳後修飾である。一般に、リン酸基はATPまたはADPから誘導される。このプロセスは、生体内の多くの生理的プロセス、特にタンパク質の機能、局在、コンフォメーション、相互作用、クリアランスの調節に広く浸透している。また、リン酸化は細胞外シグナル伝達において重要な役割を担っている。神経伝達物質、ホルモン、サイトカインなどは、標的細胞のリン酸化を制御することで効果を発揮する。

図01：リン酸化

ヒトゲノムには20万以上のリン酸化部位が存在し、500種類以上のキナーゼがリン酸化機構に関与している。

脱リン酸化は何ですか？

脱リン酸化はリン酸化の対極にあるものである。脱リン酸化とは、分子、特に有機化合物からリン酸基を除去することである。加水分解によって発生する。加水分解酵素、特にホスファターゼは脱リン酸化を触媒する酵素である。リン酸化と同様に、脱リン酸化も多くの細胞内プロセスにおいて重要である。リン酸化の際、ATPはリン酸基とエネルギーを放出してADPに変換される。リン酸基は水分子の付加によって除去され、加水分解反応によって水酸基が再生される。

図02：脱リン酸化

タンパク質は頻繁に脱リン酸化される。タンパク質の脱リン酸化は、細胞シグナル伝達の重要なプロセスである。さらに、脱リン酸化は制限酵素クローンを使用する際に重要な役割を果たす。脱リン酸化されたホスファターゼは再ライゲーションを防ぐ。

リン酸化と脱リン酸化の共通点

• 脱リン酸化はリン酸化の対極にあるものである。
• どちらのプロセスでも、リン酸基が関与している。
• また、酵素を触媒とする反応である。
• しかも、どちらの反応も可逆的である。
• また、どちらのプロセスもタンパク質の活性化や不活性化に利用することができる。
• これらは重要な翻訳後修飾因子である。

リン酸化と脱リン酸化の違い

リン酸化はプロテインキナーゼによって分子にリン酸基が付加されることであり、脱リン酸化はホスファターゼによって分子からリン酸基が除去されることである。したがって、これがリン酸化と脱リン酸化の重要な違いである。また、リン酸化はプロテインキナーゼによって触媒されるが、リン酸化はホスファターゼによって触媒される。

以下のインフォグラフィックは、リン酸化と脱リン酸化の違いをまとめたものである。

概要 - リン酸化 vs. 脱リン酸化

リン酸化と脱リン酸化は、あらゆる種類の生理的プロセスの一部である重要なプロセスである。リン酸化の際に、リン酸基が分子に移動する。脱リン酸化ではその逆の反応が起こる。脱リン酸化では、リン酸基が分子から取り除かれる。これがリン酸化と脱リン酸化の重要な違いなんですね。ただし、どちらの反応も可逆的である。さらに、この2つの反応を触媒するためには、酵素が不可欠である。プロテインキナーゼはリン酸化を触媒し、ホスファターゼは脱リン酸化を触媒する。

引用

1 「脱リン酸化」。英語版Wikipedia.Org 2020、こちらからご覧いただけます。Nestor, Eric and Paul Greengaard."Protein phosphorylation is important in bioregulation". ncbi.Nlm.Nih Inc.Gov 2020, available here.2 Nestor, Eric and Paul Gringard."Protein phosphorylation is important in bioregulation". ncbi.Nlm.Nih Inc.Gov, 2020.