¿Qué tan común es que las quinasas fosforilen accidentalmente una proteína que no debería fosforilar?

Mi experiencia personal con una proteína que estoy estudiando es que se fosforiló en algunos sitios particulares, independientemente de la quinasa cadena arriba o su especificidad, lo que sugiere que estos eran sitios bastante promiscuos. Supongo que tales sitios ocurren con bastante frecuencia que pueden ser fosforilados “accidentalmente” por algo, y he aquí un documento que encontré que parece respaldar esta idea: la abundancia de proteínas es clave para distinguir la fosforilación promiscua de la funcional basada en información evolutiva.

Los aspectos más destacados de este documento son:

  • Las proteínas altamente abundantes tienen más probabilidades de ser fosforiladas por los efectos fuera del objetivo: los autores encontraron que los residuos en las regiones desordenadas tienen más probabilidades de ser fosforilados debido a una mayor accesibilidad a la quinasa. Sin embargo, las proteínas abundantes contienen menos regiones desordenadas, lo que sugiere que las proteínas altamente abundantes y desordenadas tienen más probabilidades de ser fosforiladas de forma no específica.
  • Las proteínas altamente abundantes se enriquecen en sitios de fosforilación , sin embargo, los sitios de fosforilación están proporcionalmente más conservados en proteínas con baja abundancia.
  • Proporciones más bajas de residuos fosforilados que de restos no fosforilados en proteínas abundantes : las proteínas de alta abundancia contienen fosfositas con una estequiometría baja, mientras que las proteínas de baja abundancia tienen una estequiometría alta. Aquí, la estequiometría se define como la fracción de todas las copias de una proteína dentro de una célula que están fosforiladas en un sitio particular.
  • La mayoría de las fosforilaciones fuera del objetivo probablemente no muestran una función específica: esto es sugerido por los hallazgos de que las fosfositas con una estequiometría alta están más conservadas que aquellas con una estequiometría baja. Esto indica que las fosforilaciones fuera del objetivo que podrían ser perjudiciales para la célula posiblemente se eliminen rutinariamente por selección.

En resumen, es probable que la fosforilación involuntaria ocurra con bastante frecuencia dentro de la célula aunque con baja estequiometría, y en la mayoría de los casos esta fosforilación no es funcional o no tiene un impacto significativo en las actividades de la proteína.

Sugeriría que la palabra “accidentalmente” puede ser engañosa. La mayoría de las quinasas tienen contrapartes fosfatasa que revierten cualquier proceso de fosforilación general o específico de forma dinámica. Sospecho que siempre hay un considerable “des-fosforilación” que está siendo activamente revertido por las fosfatasas. El ciclo de fosforilación del cerebro es un equilibrio dinámico metaestable entre quinasas y fosfatasas, algunas de las cuales aumentan su actividad al fosforilarse y otras disminuyen su actividad al ser fosforiladas, y viceversa para la desfosforilación.

Esto significa que las proteínas cerebrales se “sobre fosforilan” cada 90 segundos (¿alguien puede aclarar si se trata de un ciclo completo o medio ciclo?).

Pero durante ese período de sobre-fosforilación, las fosfatasas no cesan su actividad de defosforilación; solo menguan un poco. Entonces, incluso cuando las quinasas están ascendiendo en dominancia, parte de su actividad está dirigida a la fosforilación de las fosfatasas, cuya actividad incrementada resultante en última instancia socavará la ascendencia de la fosforilación y la revertirá. La relación recíproca también existe con las fosfatasas, algunas de las cuales defosforilan una subpoblación de quinasas para aumentar la actividad de la quinasa. El resultado final es una oscilación metaestable del grado de fosforilación de muchas proteínas de infraestructura cerebral.

Una gran cantidad de ATP se usa para mantener este ciclo, independientemente de los niveles de actividad cognitiva. Esta es una de las razones por las cuales los humanos dedican el 20% de sus gastos energéticos totales al cerebro, a pesar de ser solo el 3% de la masa corporal.

Entonces, desde cierta perspectiva, la fosforilación de proteínas no es accidental.

O gran parte de eso.

PD: Me sentí como un comediante haciendo el primero al escribir esto. Espero que tenga todos los nombres de todos los corredores de bases correctos. A veces, el lenguaje puede ser bastante obstructivo a pesar de su precisión.

Eso depende mucho de cuán alta sea la probabilidad de que la proteína y la quinasa se encuentren entre sí y cuán específica es la quinasa.

En general, las enzimas, como la quinasa que estamos discutiendo, tienen una forma que solo permite que algunos sustratos (o incluso solo uno) se unan para que la quinasa pueda hacer su trabajo.

A menos que haya una mutación aleatoria o algún problema con la forma en que se plegó la quinasa, la probabilidad de una fosforilación accidental es muy pequeña.