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蛋白质磷酸化是最常见和最重要的翻译后修饰(PTMs)。这种可逆的修饰机制需要通过蛋白激酶来实现，它包括在各种氨基酸的侧链基团（R）上添加磷酸基团(PO4)。因此，这种加成将蛋白质从疏水非极性修饰为亲水极性，允许蛋白质在与其他分子相互作用时改变构象。磷酸化的氨基酸可以结合能够与其他蛋白质相互作用的分子，从而组装和分派蛋白复合物。
磷酸基团的相互作用能力主要取决于其组分。它的主要成分之一是磷。它有五个外层电子，最多能形成五个共价键，有三个聚合物键，水溶性好，能形成带羟基的单、双、三烷基和芳基酯，还能形成酸酐。
特别地，许多细胞磷酸酯是磷酸蛋白，通过催化酶和磷酸基团的供体三磷酸腺苷(ATP)形成磷酸酐。
良好的能量平衡也有利于磷酸化。事实上，通过激酶、磷酸酶、 ATP 和/或 ADP (蛋白 + ATP something 磷酸蛋白 + ADP)介导的磷酸化和去磷酸化事件之间存在着持续的平衡。
图1. 磷化物信号网络
磷酸化调控系统包括激酶、磷酸酶及其底物磷酸结合蛋白。例如，磷酸化被表观遗传修饰、细胞遗传学改变、基因突变或肿瘤微环境等刺激激活。结果是：蛋白质通过三磷酸腺苷(ATP)水解和激酶的酶活性获得一个磷酸基团。这是翻译后修饰(PTM)形成的基础。此外，由于磷酸酶的活性，磷酸化是一个可逆过程。磷酸化和去磷酸化是一种分子开关，特别地，磷酸结合蛋白与磷酸基团结合， PTM 因此可以通过磷酸结合蛋白激活致癌途径。
The Cell Signaling Technology PhosphoSitePlus (www.phosphosite.org) 和The Kinexus PhosphoNET (www.phosphonet.ca)网站都列出了超过200,000个已知的人类磷酸化位点，Kinexus 网站还预测另外760,000个可能被磷酸化修饰的位点。在人类基因组编码的21,000个蛋白质中，有超过三分之二的蛋白质被磷酸化，很可能超过90% 的蛋白质实际上受到磷酸化修饰的调控。
图2. 蛋白质磷酸化在S/T/Y上分布情况
超过三分之一的蛋白质磷酸化事件发生在丝氨酸(Ser 或 S)、苏氨酸(Thr 或 T)和酪氨酸残基(Tyr 或 Y)上。特别是丝氨酸的磷酸化残基为86.4% ，其次是苏氨酸残基11.8% ，而酪氨酸残基磷酸化仅占1.8% 。酪氨酸磷酸化相对于其他的 PTMs 来说是比较罕见的，并且是典型的表皮生长因子受体(EGFR)家族，它拥有一个被精确地称为酪氨酸激酶的结构域。有时候，组氨酸(His 或 H)和天冬氨酸残基(Asp 或 D)(N-磷酸化)也会发生磷酸化作用，但是，在这两种情况下，这种磷酸化作用都不如其他磷酸化作用稳定。
蛋白磷酸化是一种调节机制，在大多数细胞过程中极为重要，如蛋白质合成、细胞分裂、信号转导、细胞生长、发育和衰老，因为许多酶和受体可以被特定的激酶和磷酸酶磷酸化/去磷酸化而激活/失活。
事实上，人类基因组包括大约568种蛋白激酶和156种蛋白磷酸酶，它们调节磷酸化事件，因此在控制诸如增殖、分化和凋亡等生物过程中发挥着重要作用。
例如，p53蛋白被磷酸化激活，然后能够刺激基因的转录以抑制细胞周期，激活 DNA 修复，在某些情况下导致细胞凋亡。P53蛋白磷酸化/去磷酸化机制的不平衡可导致该蛋白本身的慢性失活，这反过来又可将细胞转变为癌细胞。
参考文献：https://www.spandidos-publications.com/ijmm/40/2/271
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