En kısa ve net tanımı ile kimyada bir kök olan fosfat antonik yapıdadır. 3 eksi yük taşır ve 4 oksijen atomu ile bir fosfordan meydana gelir. Bir molekülden diğer moleküle enerji transferi sağlamayı görev edinmiş olan çok atomlu iyonlara fosfat grubu denir. İçinde yer aldıkları moleküllerin karakteristik kimyasal tepkimelerinden sorumlu olan fosfat grupları belli atom gruplarıdır.
Bir fosfat grubu organik moleküle bağlanır. Bu süreç ve durum fosforilasyon olarak adlandırılmıştır. Fosfat grubunun ayrılması defosforilasyon şeklinde isimlendirilir. Fosforilasyon çeşitli biçimlerde meydana gelebilir. Kimyasal bir süreç olan fosforilasyon süreci genel olarak bir proteinin işlevlerinin değiştiren bir mekanizmadır. aynı zamanda hücresel aktiviteyi de düzenler ve son derece önemlidir. Temel mekanizma olarak ATP’nin kullanılması, protein kinaz enzimi gibi çeşitli yolarla işler.
Birçok hücresel işlevi bulunan fosforilasyon süreci genel olarak ATP’in fosfat grubunun bir proteine transfer edilişi ile başlar. Hücresel işlevleri ise şu şekilde belirlenmiştir:
Fosforilasyon hücreler arasındaki iletişimi düzenlemeyi sağlar. Hücre dışından gelen hormonlar gibi sinyaller genel olarak protein kinazlar aracılığı ile hücrenin içinde fosforilasyon yolu ile yönetilir. Bu da hücrenin tepki vermesini sağlar. Enzimlerin fosforilasyonu onların metabolik yollarını kontrol etmesini de sağlar. Örnek olarak bazı enzimlerin fosforilasyonu onların etkinliklerini arttırır. Bazılarında ise inhibe oluşur.
Fosforilasyon hücre döngüsünün farklı aşamalarını da kontrol altına alır. Hücrenin bölünmesi ya da büyümesi gibi süreçler içinde önemli proteinlerin fosforilasyonu hücrenin doğru zamanlama ile bölünmesini de sağlar. Bir süreç olan fosforilasyon, transkripsion faktörlerinin aktivitelerini de değiştirmeye yarar. Bu sayede ise gen ekspresyonunu kontrol eder.
Fosforilasyon süreci ve işlemi farklı biçimde gerçekleşmektedir. Bu biçimler ve açıklamaları ise şu şekildedir:
Mekanizmanın işlemesi bir moleküler fosfat grubunun eklenmesi ile gerçekleşen bir süreçtir. Bu süreç de genel olarak bir proteinin işlevini değiştirir ve hücresel aktiviteyi düzenler. Temel mekanizmasına göre ATP’nin (Adenozin Trifosfat) kullanılması ile fosfat grubunun bir proteine transfer edilmesi işlemi oluşur. ATP’de yer alan üçüncü fosfat grubu yüksek enerjili bağlarla bağlıdır. Bu bağın kopması sırasında da enerji açığa çıkar.
Protein kinaz enzimi fosforilasyonu gerçekleştiren ana enzimlerdir. Fosfat grubunu ATP’den alır ve hedef olan proteinin belli bir amino asit kalıntısına ekler. Reaksiyonun gerçekleşme formülü şu şekildedir:
Hedef proteinin inhibasyonu ve aktivasyonu fosfat grubu eklendikten sonra proteinin yapısında meydana gelen değişikliklerdendir. Bu sayede fosforilasyon hücresel sinyal iletimi, hücre döngüsü ve metabolizma gibi çeşitli biuyolojik süreçler üzerinde kontrol sağlar. De-fosforilasyon süreci fosforilasyonun tam tersi olan süreçtir. Fosfatazlar ya da bu adı alan enzimler fosfat grubunu proteinden çıkartır ve böylece de-fosforilasyon oluşur. Proteinin eski haline geri dönmesini ve fonksiyonlarının yeniden düzenlenmesini bu süreç böylece sağlamış olur.