ينظم التعديل التساهمي العكسي الإنزيمات المفتاحية للثدييات:

تستهدف العديد من عمليات التعديل التساهمي (Covalent modification) بروتينات خلايا الثدييات. وتؤدي بعض أشكال التعديل، كربط الجليكوزيل (Glycosylation) وربط الهيدروكسيل (الهدركسلة: Hydroxylation) والأسيلة (Acylation) بالحمض الدهني، إلى إدخال خصائص بنيوية جديدة إلى البروتينات المخلقة حديثاً؛ وتكون هذه التعديلات عادة دائمة وتستمر طوال حياة البروتين عموماً. ومن بين التعديلات التساهمية المستخدمة لتنظيم وظيفة البروتين كالمثيلة (Methylation) وربط الأديتيليل (Adenylylation)، والفسفرة (Phosphorylation) ونزع الفسفات (Dephosphorylation)، فإن الأخيرتين أكثرها استعمالا على الإطلاق. وتحفز فسفرة البروتينات بإنزيمات تدعى كينازات البروتين Protein kinases)) التي تحفز نقل مجموعة الجاما فسفوريل من الأتب (ATP) إلى مجموعات الهيدروكسيل للسلاسل الجانبية للسيريل أو الثريونيل أو التيروزيل لتشكيل ثمالات الأورثو - فسفوسيريل أو الأورثو - فسفوثريونيل أو الأورثو - فسفوتيروزيل على التوالي (الشكل 11-10). وتستهدف بعض كينازات البروتين السلاسل الجانبية لتممالات الهيستيديل والليزيل والأرجينيل والأسبارتيل. ويمكن إعادة توليد الشكل غير المعدل من البروتين بتفاعل ثان يحلل مجموعة الفسفات ويحفز بإنزيمات فسفاتاز البروتين (Protein phosphatases).

الشكل 11-10 : التعديل التساهمي بألية الفسفرة - نزع الفسفات. تضاف مجموعة الفسفات لثمالة السيرين في الإنزيم الخاضع للتنظيم.

تحوي الخلية النموذجية للثدييات أكثر من 5000 بروتين مفسفر وكذلك عدة مئات من كينازات البروتين وفسفاتازات البروتين المسؤولة عن التحويل البيني (Interconversion) لها (الجدول 11-1). ويكمن السبب الرئيس لشيوع استخدام الفسفرة ونزع الفسفات كألية للتحكم بالنشاط الإنزيمي في سهولة التحويل البيني للانزيمات بين أشكالها المفسفرة ومنزوعة الفسفات في الخلايا. ويسمح هذا بتغيير الخواص الوظيفية للإنزيم المتأثر خلال تأمينه لمتطلبات الكائن الحي فقط، وعندما تزول هذه الحاجة، يعاد تحويل الإنزيم إلى شكله الأصلي ويبقى جاهزا للاستجابة للتنبيه التالي. ويكمن السبب الثاني لاستخدام فسفرة البروتين ونزع فسفاته في الخواص الكيميائية لمجموعة الفسفوريل ذاتها. فأي تعديل للبنية الكيميائية لإنزيم ما بهدف تغيير خصائصه الوظيفية، يجب أن يؤثر في هيئته ثلاثية الأبعاد؛ ومن المعلوم أن الكثافة العالية لشحنة مجموعات الفسفوريل المرتبطة بالبروتين (قيمتها - 2 عادة في الباهاء (pH) الفيزيولوجية) وميلها لتشكيل جذور ملحية مع ثمالات الأرجينيل يجعلها قادرة على تعديل بنية البروتين ووظيفته.

وتستهدف الفسفرة عموما الأحماض الأمينية البعيدة عن المقر التحفيزي ذاته معتمدة على التغيرات اللاحقة في هيئة الإنزيم للتأمير في كفاءته التحفيزية الذاتية أو فى خصائصه الأخرى. وبهذا المعنى يمكن اعتبار مقرات الفسفرة ومقرات الأشكال الأخرى للتعديل التساهمي شكلا آخر للمقر التفارغي مع فارق أن اللجين في هذه الحالة يرتبط بشكل تساهمي مع البروتين.

الجدول 11-1 : أمثلة لإنزيمات من الثدييات يتغير نشاطها التحفيزي بآلية الفسفرة -نزع الفسفات التساهمية.

E = الإنزيم منزوغ الفسفات؛ EP = الإنزيم المفسفت. 3 =HMG-CoA — هيدروكسي —3— ميثيل جلوتاريل التميم .A