Протеинфосфатазы

Протеинфосфата́зы, ферменты из группы фосфатаз, которые катализируют дефосфорилирование специфичных для них субстратов – белков. Этот процесс дополняет собой обратимое фосфорилирование белков протеинкиназами, которое является универсальным механизмом посттрансляционной модификации белковых молекул.

Управляя дефосфорилированием фосфорилированных мишеней, протеинфосфатазы выступают в роли первичных регуляторов передачи сигналов в клетке и, как следствие, являются молекулярными переключателями множества сигнальных путей [например, протеинфосфатаза 1 (PP1) катализирует взаимопревращение фосфорилазы а и b в метаболизме гликогена и завершает процесс его синтеза], а значит, участвуют практически во всех ключевых клеточных процессах, включая транскрипцию и трансляцию, изменения цитоскелета, белок-белковые взаимодействия, движение клеток и апоптоз. Протеинфосфатазы необходимы для работы нейронов головного мозга и задействованы в негативной регуляции обучения и памяти.

По своей структуре и субстратной специфичности протеинфосфатазы делятся на несколько основных семейств. Семейства фосфопротеинфосфатазы (PPP) и металлозависимые протеинфосфатазы (PPM) являются серин-треониновыми фосфатазами (Ser/Thr-специфические фосфатазы, STP), т. е. их субстраты – это фосфорилированные остатки серина и треонина. Семейство PPP включает такие фосфатазы, как PP1, PP2A, PP2B и PP4-7; в семейство PPM входят PP2C и другие металлозависимые протеинфосфатазы, которым для работы активного центра необходимы ионы металла (марганца, магния, железа, цинка или их комбинации).

Членами семейства тирозиновых протеинфосфатаз (PTP) являются низкомолекулярные тирозиновые протеинфосфатазы, собственно тирозиновые протеинфосфатазы и фосфатазы двойной специфичности (DsPTP), которые могут дефосфорилировать как тирозиновые, так и серин/треониновые остатки. Многие PTP являются цистеин-зависимыми, т. е. для гидролиза фосфоэфирной связи необходимо образование связи между фосфором фосфорного остатка и реагентом-нуклеофилом, в роли которого выступает цистеин.

Аспартат-зависимые протеинфосфатазы нуждаются в остатке аспартата и тоже могут дефосфорилировать остатки серина, треонина и тирозина.

Существует также ряд протеинфосфатаз, которые обладают слабой специфичностью к определённому типу субстрата.

Протеинфосфатазы также подразделяются на внутриклеточные и рецепторные. Последние отличаются наличием консервативного трансмембранного домена, а классифицируются в зависимости от структуры и характеристики внеклеточного и плазматического доменов.

Активность протеинфосфатаз зависит от содержания внутриклеточного кальция и регулируется различными каркасными, якорными и адапторными белками.

Нарушение работы протеинфосфатаз ведёт к сбоям в метаболизме и развитию различных заболеваний. Так, при пониженной активности протеинфосфатазы PP1 развивается гиперфосфорилирование белка, ассоциированного с микротрубочками, что наблюдается при болезни Альцгеймера. А ингибирование в лечебных целях кальциневрина (серин-треониновой фосфатазы PP2B) повышает риск развития плоскоклеточного рака кожи.