Фосфатазы

Фосфата́зы (фосфомоноэстеразы, КФ 3.1.3), ферменты класса гидролаз, катализирующие реакции дефосфорилирования путём гидролиза моноэфиров фосфорной кислоты до фосфатного аниона и продукта с гидроксильной группой. По механизму действия они отличаются от ферментов фосфорилаз, катализирующих перенос фосфатной группы на молекулу-акцептор.

Большинство фосфатаз катализируют реакции дефосфорилирования аминокислотного остатка белков и называются протеинфосфатазами. Дефосфорилирование при помощи протеинфосфатаз дополняет собой обратимое фосфорилирование белков при помощи протеинкиназ, участвуя таким образом в посттрансляционной модификации белков. Фосфатазы, катализирующие гидролиз нуклеотидов с образованием фосфатного аниона и нуклеозида, называются нуклеотидазами и участвуют в поддержании баланса нуклеотидов и нуклеозидов.

В отличие от киназ, фосфатазы в большинстве своём менее специфичны и взаимодействуют с большим количеством субстратов, вплоть до того, что одна и та же фосфатаза может относиться к разным семействам. Однако некоторые фосфатазы избирательно специфичны к субстрату, например глюкозо-6-фосфатаза и фруктозо-1,6-бисфосфатаза.

Фосфатазы широко распространены во всех живых клетках и играют важную роль в регуляции обмена фосфорилированных соединений, а также в поддержании определённого уровня фосфат-ионов; они участвуют в процессах глюконеогенеза (расщепляют глюкозофосфаты), пищеварения (расщепляют нуклеотиды), транспорте липидов и др. У многих организмов фосфатазы являются индуцируемыми ферментами, то есть синтезируются по метаболической потребности.

Среди неспецифических фосфатаз в зависимости от величины оптимума рН действия различают кислые фосфатазы, проявляющие максимальную активность при рН 4–6, и щелочные фосфатазы, пик активности которых приходится на рН 8–11. Определение их активности в сыворотке крови человека используют для диагностики некоторых заболеваний.

В зависимости от структуры активного центра выделяют два основных типа фосфатаз: цистеин-зависимые (например, тирозинфосфатаза) и металлофосфатазы (например, щелочные фосфатазы представляют собой металлоферменты, в состав которых входят ионы цинка Zn²⁺ , железа Fe³⁺ , марганца Mn²⁺ , магния Mg²⁺ ).

Фосфатазы также классифицируют по наличию каталитических доменов. Соответственно, выделяют три суперсемейства протеинфосфатаз: тирозиновые протеинфосфатазы (PTP), металлозависимые протеинфосфатазы (PPM) и фосфопротеинфосфатазы (PPP), а также три суперсемейства фосфатаз, субстратами которых не являются белки: галоациддегалогеназы (HAD), липидфосфатазы (LP) и NUDIX гидролазы (NUDT).

Фосфатазы из семейств PPP (серин/треониновая фосфатаза РР1G и др.) и PPM (щелочные и кислые фосфатазы и др.) дефосфорилируют большинство белков, содержащих фосфотреонин и фосфосерин, но могут также дефосфорилировать белки, содержащие фосфотирозин. Ферменты семейства PTP (тирозиновая протеинфосфатаза C рецепторного типа и др.) дефосфорилируют только белки, содержащие фосфотирозин; в этом семействе имеются фосфатазы с двойной специфичностью, способные дефосфорилировать и фосфотреонин, и фосфотирозин (MAPK фосфатазы и др.).

Фосфатазы из семейства LP дефосфорилируют фосфолипиды; среди них также есть фосфатазы с двойной специфичностью (PTEN, MTMR2 и др.). Ферменты из семейства NUDT (АДФ-рибозодифосфатаза и др.) расщепляют нуклеозиддифосфаты, связанные с любым фрагментом X, и другие органические пирофосфаты.

Совокупность всех фосфатаз, вырабатываемых данным организмом, называется фосфатомом.