Kinase, ein Enzym, das anderen Molekülen Phosphatgruppen (PO 4 3−) hinzufügt. Es gibt eine große Anzahl von Kinasen - das menschliche Genom enthält mindestens 500 Kinase-kodierende Gene. Zu den Zielen dieser Enzyme für die Phosphatgruppenaddition (Phosphorylierung) gehören Proteine, Lipide und Nukleinsäuren.
Für Proteinziele können Kinasen die Aminosäuren Serin, Threonin und Tyrosin phosphorylieren. Die reversible Phosphorylierung von Proteinen durch die antagonistische (entgegengesetzte) Wirkung von Kinasen und Phosphatasen ist ein wichtiger Bestandteil der Zellsignalisierung, da die phosphorylierten und nichtphosphorylierten Zustände des Zielproteins unterschiedliche Aktivitätsniveaus aufweisen können. Edwin Gerhard Krebs und Edmond H. Fischer erhielten 1992 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Arbeit zur Etablierung dieses Paradigmas.
Die Phosphorylierung von Lipidmolekülen durch Kinasen ist wichtig für die Kontrolle der molekularen Zusammensetzung von Membranen in Zellen, wodurch die physikalischen und chemischen Eigenschaften der verschiedenen Membranen spezifiziert werden können. Inosit, eine Verbindung ähnlich der Struktur eines Kohlenhydrats, wird durch Kinasen phosphoryliert, um eine vielfältige Anordnung von Phosphoinosit- und Phosphoinositidlipiden zu erzeugen. Diese Moleküle fungieren dann als Second Messenger, um Signalinformationen in der gesamten Zelle zu verbreiten.
Nukleotide, die Grundeinheiten von RNA (Ribonukleinsäure) und DNA (Desoxyribonukleinsäure), enthalten ein Phosphatmolekül, das an ein Nukleosid gebunden ist, eine Verbindung, die aus einer Riboseeinheit und einer Purin- oder Pyrimidinbase besteht. In Polymeren von RNA und DNA besteht das Rückgrat aus sich wiederholenden Phosphoriboseeinheiten. Kinasen binden das Phosphat an das Nukleosid und bilden ein Nukleotidmonophosphat. Beispielsweise spielt ein Enzym namens Nukleosidphosphorylase diese Rolle, wenn Zellen auf die Synthese von Nukleotiden aus recycelten Purinen anstatt aus neuen Ausgangsmaterialien umstellen. Mutationen im Gen, das für die Nukleosidphosphorylase kodiert, können eine schwere Form der Immunschwäche verursachen.
Der Metabolismus von Nahrungszuckern (Glykolyse) umfasst mehrere verschiedene Schritte der Phosphorylierung durch verschiedene Kinasen. Diese Phosphatgruppen werden letztendlich zur Bildung der als ATP (Adenosintriphosphat) bekannten Hochenergieverbindung verwendet.
Inhibitoren von Kinasen können wichtige Behandlungen für menschliche Krankheiten sein, bei denen hyperaktive Prozesse gedämpft werden müssen. Beispielsweise wird eine Form der menschlichen Leukämie, CML (chronische myeloische Leukämie), durch übermäßige Aktivität der Abelson-Tyrosinkinase verursacht. Imatinib (Gleevec) ist eine Chemikalie, die an das aktive Zentrum dieser Kinase bindet und dadurch die Fähigkeit des Enzyms blockiert, Ziele zu phosphorylieren. Imatinib war bei der Erstbehandlung von CML nützlich; In vielen Fällen mutiert das Kinaseenzym jedoch, wodurch das Arzneimittel unwirksam wird.
