Im Gegensatz zu Kinasen erkennen und katalysieren Phosphatase-Enzyme eine breitere Palette von Substraten und Reaktionen. Beim Menschen beispielsweise sind die Ser/Thr-Kinasen den Ser/Thr-Phosphatasen um das Zehnfache überlegen. Bis zu einem gewissen Grad resultiert diese Diskrepanz aus der unvollständigen Kenntnis des menschlichen Phosphatoms, d. h. des vollständigen Satzes von Phosphatasen, die in einer Zelle, einem Gewebe oder einem Organismus exprimiert werden. Viele Phosphatasen müssen erst noch entdeckt werden, und für zahlreiche bekannte Phosphatasen muss noch ein Substrat identifiziert werden. Unter den gut untersuchten Phosphatase-Kinase-Paaren weisen Phosphatasen jedoch sowohl in Form als auch in Funktion eine größere Vielfalt auf als ihre Kinase-Gegenstücke; dies könnte auf den geringeren Grad der Erhaltung unter den Phosphatasen zurückzuführen sein.
ProteinphosphatasenBearbeiten
Eine Proteinphosphatase ist ein Enzym, das einen Aminosäurerest seines Proteinsubstrats dephosphoryliert. Während Proteinkinasen als Signalmoleküle fungieren, indem sie Proteine phosphorylieren, entfernen Phosphatasen die Phosphatgruppe, die unerlässlich ist, damit das System der intrazellulären Signalübertragung für eine spätere Verwendung zurückgesetzt werden kann. Die Tandemarbeit von Kinasen und Phosphatasen ist ein wichtiger Bestandteil des Regulationsnetzes der Zelle. Die Phosphorylierung (und Dephosphorylierung) ist eine der häufigsten Arten der posttranslationalen Modifikation von Proteinen, und man schätzt, dass zu jedem Zeitpunkt bis zu 30 % aller Proteine phosphoryliert sind. PP2A ist an zahlreichen regulatorischen Prozessen beteiligt, z. B. an der DNA-Replikation, dem Stoffwechsel, der Transkription und der Entwicklung. PP2B, auch Calcineurin genannt, ist an der Proliferation von T-Zellen beteiligt; deshalb ist es das Ziel einiger Medikamente, die das Immunsystem unterdrücken sollen.
NukleotidasenBearbeiten
Eine Nucleotidase ist ein Enzym, das die Hydrolyse eines Nucleotids unter Bildung eines Nucleosids und eines Phosphat-Ions katalysiert. Nucleotidasen sind für die zelluläre Homöostase unerlässlich, da sie teilweise für die Aufrechterhaltung eines ausgewogenen Verhältnisses von Nucleotiden zu Nucleosiden verantwortlich sind. Einige Nukleotidasen arbeiten außerhalb der Zelle und bilden Nukleoside, die in die Zelle transportiert und zur Regeneration von Nukleotiden über Bergungswege verwendet werden können. Innerhalb der Zelle können Nucleotidasen dazu beitragen, das Energieniveau unter Stressbedingungen aufrechtzuerhalten. Eine Zelle, die unter Sauerstoff- und Nährstoffmangel leidet, kann mehr Nukleotide abbauen, um den Gehalt an Nukleosidtriphosphaten wie ATP, der primären Energiewährung der Zelle, zu erhöhen.
In der Gluconeogenese
Phosphatasen können auch auf Kohlenhydrate einwirken, wie z. B. auf Zwischenprodukte der Gluconeogenese. Die Glukoneogenese ist ein Biosyntheseweg, bei dem Glukose aus Nicht-Kohlenhydrat-Vorläufern gebildet wird; der Weg ist wichtig, weil viele Gewebe Energie nur aus Glukose gewinnen können. Zwei Phosphatasen, die Glucose-6-Phosphatase und die Fructose-1,6-Bisphosphatase, katalysieren die irreversiblen Schritte der Gluconeogenese. Jede spaltet eine Phosphatgruppe von einem Sechs-Kohlenstoff-Zuckerphosphat-Zwischenprodukt ab.