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인산화 kinase : 대사의 시작

인 P : 미네랄의 여왕
- 인(P)의 생리적 기능

효소
- 슈퍼옥시다제 SOD,  카탈라제
- Fe 함유 효소
- 인산화 Kinase

In chemistry, phosphorylation of a molecule is the attachment of a phosphoryl group. Together with its counterpart, dephosphorylation, it is critical for many cellular processes in biology. Phosphorylation is especially important for protein function; for example, this modification activates (or deactivates) almost half of the enzymes present in yeast, thereby regulating their function.[1][2][3] Many proteins (between 1/3 to 2/3 of the proteome in eukaryotes[4][5]) are phosphorylated temporarily, as are many sugars, lipids, and other molecules.

Protein phosphorylation is considered the most abundant post-translational modification in eukaryotes. Phosphorylation can occur on serine, threonine and tyrosine side chains (often called 'residues') through phosphoester bond formation, on histidine, lysine and arginine through phosphoramidate bonds, and on aspartic acid and glutamic acid through mixed anhydride linkages. Recent evidence confirms widespread histidine phosphorylation at both the 1 and 3 N-atoms of the imidazole ring[14][15] Recent work from 2017 (preprinted at BioRxiv) suggests widespread human protein phosphorylation on multiple non-canonical amino acids, including motifs containing phosphorylated histidine, aspartate, glutamate, arginine and lysine in HeLa cell extracts. Due to the chemical lability of these phosphorylated residues, and in marked contrast to Ser, Thr and Tyr phosphorylation, the analysis of phosphorylated histidine using standard biochemical and mass spectrometric approaches is much more challenging[16][17] and special procedures and separation techniques are required for their preservation alongside classical Ser, Thr and Tyr phosphorylation.[18]
The prominent role of protein phosphorylation in biochemistry is illustrated by the huge body of studies published on the subject (as of March 2015, the MEDLINE database returns over 240,000 articles, mostly on protein phosphorylation).

키네이스(Kinase, 키나아제), 또는 인산화효소(燐酸化酵素)는 ATP와 같은 고에너지 주개 분자의 인산기를 특정한 기질에 전달하는 인산화반응을 촉매하는 효소이다. 인산화효소는 인산전달효소(phosphotransferase)족의 한 부분이다. 인산화효소는 무기 인산기를 받개에 부가하는 반응을 매개하는 가인산분해효소(phosphorylase)나, 인산기를 제거하는 반응을 매개하는 인산가수분해효소(phosphatase)와 구분하여야 한다. 단백질, 지질 또는 탄수화물은 인산화 상태에 따라 활성, 반응성, 다른 분자와 결합할 수 있는 능력 등이 변화한다. 따라서 인산화효소는 물질대사, 세포간 신호전달(cell signaling), 단백질 조절(protein regulation), 세포 수송, 분비 및 그 밖에 수많은 세포반응경로에 매우 중요한 역할을 한다.

1954년 진 케네디(Gene Kennedy)가 카제인(casein)을 인산화하는 간 효소를 발견하였다. 이 효소가 ATP를 이용하여 다른 단백질을 인산화하는 반응을 촉매하는 효소로서 최초로 기록된 것이다. 1956년에 에드먼드 피셔(Edmond H. Fischer)와 에드윈 크레브스(Edwin G. Krebs)는 가인산분해효소 a와 가인산분해효소 b 사이의 상호 변환이 인산화와 탈인산화에 의해 매개된다는 것을 발견하였다.[2] 가인산분해효소 b로 인산기를 전달하여 가인산분해효소 a로 전환하는 인산화효소는 가인산분해효소 인산화효소로 명명되었다. 몇 년 후에 인산화효소를 통한 신호전달경로의 첫 예시로서 단백질 인산화효소 A(PKA)가 가인산분해효소 인산화효소를 인산화한다는 사실이 밝혀졌다. 또한 PKA가 글리코겐 합성효소(glycogen synthase)를 저해한다는 것이 알려졌으며, 이는 인산화를 통하여 저해 작용을 하는 최초의 예시이다. 1969년에 레스터 리드(Lester Reed)는 피루브산 탈수소효소가 인산화되어 불활성화된다는 것을 밝혀내어, 인산화가 글리코겐 대사뿐만 아니라 다른 대사 경로에도 조절 작용을 한다는 단서를 제공하였다.[3] 같은 해에 톰 랭건(Tom Langan)은 PKA가 히스톤 H1을 인산화하며, 효소가 아닌 단백질도 인산화를 통해 조절된다고 제기하였다.[4] 1970년대에 칼모듈린 의존성 단백질 인산화효소가 발견되었으며, 단백질은 하나의 아미노산 잔기 이상으로 인산화될 수 있음이 알려졌다. 1990년대에 들어서 MAPK/ERK 경로, JAK 인산화효소(티로신 인산화효소족), 그리고 PIP3 의존성 인산화효소 신호전달경로 등이 계속해서 밝혀졌다.

인산화효소는 기질에 따라 단백질 인산화효소, 지질 인산화효소, 탄수화물 인산화효소 등 다양한 그룹으로 나뉜다. 인산화효소는 박테리아에서 곰팡이, 곤충, 포유류에 이르기까지 다양한 종에서 발견된다.[5] 인간에게서는 500개 이상의 인산화효소가 발견되었다.[6] 단백질 인산화효소는 종종 다수의 기질을 가지기도 하고, 때때로 단백질이 하나 이상의 인산화효소에 기질로 작용한다. 때문에 단백질 인산화효소는 스스로의 활성을 조절하는 인자를 이용하여 명명한다. 예를 들어 칼모듈린 의존성 단백질 인산화효소는 칼모듈린의 조절을 받는다. 때때로 그들은 하부 그룹으로 나뉘는데 이는 동위효소의 존재 때문이다. 예를 들어 제 1형 및 제 2형 고리형 AMP 의존성 단백질 인산화효소는 동일한 효소 소단위로 구성되지만 다른 조절 소단위가 고리형 AMP에 결합하여 조절된다.[7]

인산화효소는 고에너지분자, 예를 들어 ATP와 같은 분자의 인산 작용기를 기질 분자로 옮기는 반응을 매개한다. 이 반응에는 고에너지를 가지는 인산무수결합이 관여하기 때문에 인산화효소는 인산무수결합을 안정화하는 역할을 한다. 인산화효소는 기질과 인산기를 활성 자리에 적절하게 배열하여 반응 속도를 높인다. 음전하를 띤 인산기와 상호작용하여 나타나는 전이상태는 대부분의 경우 양전하를 띤 아미노산을 통해 정전기적으로 안정화된다. 몇몇 인산화효소는 금속 보조인자를 이용하여 인산기와 배위결합한다.

인산화효소는 세포내 신호전달(signal transduction)에 광범위한 영향을 미치고 세포 내부의 복잡한 기작들을 조절한다. 어떤 분자는 인산화를 통하여 활성이 강화되거나 저해되며, 다른 분자와 상호작용하는 능력이 조절된다. 많은 인산화효소가 환경 조건이나 신호에 따라 반응하기 때문에 세포는 상황에 따라 세포 내의 분자를 통제할 수 있다. 인산화효소에 기능을 상실하는 돌연변이나 기능을 얻는 돌연변이가 발생하면 암[8] 이나 기타 질병을 유발한다. 사람에게는 특정 종류의 백혈병과 신경종(neuroblastoma), 척수소뇌성 운동실조(spinocerebellar ataxia type 14), 무감마글로불린혈증(agammaglobulinaemia) 등[9] 이 포함된다.