主な違い – キナーゼ vs ホスファターゼ
キナーゼとホスファターゼは、分子間のリン酸基の移動に関与する2種類の酵素です。
キナーゼとホスファターゼの主な違いは、キナーゼがリン酸基をATPから基質に転移させるリン酸転移酵素の一種であるのに対し、ホスファターゼは生体化合物からリン酸基を除去する加水分解酵素の一種であることである。
両酵素ファミリーは、タンパク質にリン酸基を付加したり除去したりすることで、タンパク質の活性調節に関与している。
キナーゼがタンパク質にリン酸基を付加するとタンパク質が活性化し、リン酸基を除去するとタンパク質が不活性化する。
このように制御されたタンパク質の多くは、酵素として作用する。
タンパク質の活性の調節は、外部からの刺激に基づいて行われる。
キナーゼとは
キナーゼとは、ATPから特定の分子へのリン酸基の転移を触媒する酵素のことである。
したがって、キナーゼは、糖質、脂質、タンパク質、核酸などの生体分子のリン酸化を担う酵素です。
タンパク質がリン酸化されることにより、タンパク質が活性化されることがあります。
このタンパク質の活性化は、外部からの刺激に応答して行われるため、細胞のシグナル伝達経路において重要です。
リン酸化は、タンパク質のチロシン残基、スレオニン残基、セリン残基で起こる。
リン酸基はATP分子から取得される。
脂質分子がリン酸化されると、細胞膜の主成分であるリン脂質が生成される。
イノシトール分子がリン酸化されたものはセカンドメッセンジャーとして機能する。
ヌクレオシドにリン酸基が付加されると、DNAやRNAの構成単位であるヌクレオチドができる。
糖質キナーゼは、グルコースやフルクトースのような単純な有機分子にリン酸基を付加する。
図1に、キナーゼのタンパク質に対する一般的な作用を示す。
図1：キナーゼの働き
プロテインキナーゼには、サイクリン依存性キナーゼ（CDK）とマイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）という2種類のキナーゼがあります。
CDKは細胞分裂の制御に重要です。
そのため、CDKに変異があると、がんにおいて細胞分裂が制御できなくなる可能性があります。
ホスファチジルイノシトールキナーゼとスフィンゴシンキナーゼ（SK）は、脂質キナーゼの一例です。
ヘキソキナーゼやホスホフルクトキナーゼは糖質キナーゼです。
ヌクレオシドやヌクレオチドのリン酸化に関与するキナーゼとして、ヌクレオシドリン酸キナーゼとヌクレオチド二リン酸キナーゼがあります。
ホスファターゼとは
ホスファターゼとは、酸性またはアルカリ性の媒体中で、有機リン酸の加水分解を触媒する酵素のことである。
したがって、ホスファターゼは生体分子の脱リン酸化を担っている。
基質に水酸基を付加するために水分子を利用するので、ホスファターゼはヒドロラーゼファミリーに分類される。
リン酸化酵素の作用はキナーゼの逆です。
そのため、ホスファターゼは細胞内シグナル伝達経路におけるタンパク質の不活性化に関与している。
リン酸基が除去されることで、タンパク質が不活性化される可能性がある。
また、キナーゼとホスファターゼの両者は、タンパク質の翻訳後修飾にも関与している。
ホスファターゼ酵素の一般的な作用を図2に示す。
図2：ホスファターゼの作用
PP2AとPP2Bは、DNAの複製、転写、代謝、発生などの細胞機能を制御するタンパク質ホスファターゼの2つの例です。
ヌクレオチダーゼは、ヌクレオチドの加水分解を触媒し、ヌクレオシドを形成するホスファターゼの一種である。
ヌクレオチドとヌクレオシドのバランスを保つのに重要です。
また、糖質以外の前駆体からグルコースを生成する糖新生にもホスファターゼは関与している。
キナーゼとフォスファターゼの類似点
- キナーゼもホスファターゼも、分子間でリン酸基を移動させる酵素です。
- キナーゼとホスファターゼの働きは、どちらもタンパク質の活性の調節に関与している。
キナーゼとフォスファターゼの違い
定義
キナーゼ。
ATPから特定の分子へのリン酸基の転移を触媒する酵素を指す。
ホスファターゼ：酸性またはアルカリ性の媒体中で、有機リン酸塩の加水分解を触媒する酵素を指す。
リン酸化／脱リン酸化
キナーゼ。
キナーゼはリン酸化を触媒する。
ホスファターゼ：ホスファターゼは脱リン酸化を触媒する。
タイプ
キナーゼ。
キナーゼはリン酸基転移酵素の一種である。
ホスファターゼ：ホスファターゼはヒドロラーゼの一種である。
追加分子
キナーゼ キナーゼはATPを利用してリン酸基を獲得する。
ホスファターゼ：ホスファターゼは水分子を用いて水酸基を転移させる。
タンパク質の制御
キナーゼ キナーゼがリン酸基を付加することで、タンパク質が活性化する。
ホスファターゼ：ホスファターゼによるリン酸基の除去はタンパク質を不活性化する。
例
キナーゼです。
キナーゼ：CDK、MAPK、ホスファチジルイノシトールキナーゼ、ヘキソキナーゼなどがあげられる。
ホスファターゼ：PP2A、PP2B、ヌクレオチダーゼなどが挙げられる。
結論
キナーゼとホスファターゼは、リン酸基に対する相反する作用からなる2種類の酵素です。
キナーゼはリン酸基転移酵素の一種で、ATP分子から基質にリン酸基を付加する。
しかし、ホスファターゼは、基質からリン酸基を除去するヒドロラーゼの一種である。
キナーゼとホスファターゼは、それぞれ様々なタンパク質を活性化、不活性化することで細胞のシグナル伝達経路に関与している。
キナーゼとホスファターゼの主な違いは、それぞれの酵素が細胞内でどのように作用するかということである。
