Στην κυτταρική βιολογία, η φωσφορυλίωση εξωκυτταρικής κινάσης ρυθμιζόμενης με σήμα (ERK) αναφέρεται σε μια οδό σηματοδότησης που αποτελείται από πρωτεΐνες και ένζυμα που εμπλέκονται σε κυτταρικές διεργασίες, δηλαδή την επιβίωση και την απόπτωση των κυττάρων. Η φωσφορυλίωση ERK είναι μία από τις τέσσερις οδούς σηματοδότησης πρωτεϊνικής κινάσης που ενεργοποιείται από μιτογόνο (MAPK). Ο καταρράκτης φωσφορυλίωσης ERK ενεργοποιείται όταν ένα μόριο υποδοχέα κινάσης τυροσίνης (Tys) ή/και θρεονίνης (Thr) ενεργοποιεί μια κινάση πρωτεΐνης στην επιφάνεια ενός κυττάρου. Όταν ο κύκλος φωσφορυλίωσης ERK δεν λειτουργεί σωστά, μπορεί να συμβεί ακατάλληλη ενεργοποίηση ERK και να αναπτυχθούν μη φυσιολογικά και καρκινικά κύτταρα.
Ο πιο βασικός ρόλος της φωσφορυλίωσης ERK είναι η επιβίωση των κυττάρων. Ωστόσο, υπάρχουν ενδείξεις ενός ρόλου που προάγει τον θάνατο υπό ορισμένες συνθήκες στο κύτταρο. Τα στοιχεία έχουν δείξει ότι το ERK ρυθμίζει την κυτταρική επιβίωση και τον κυτταρικό θάνατο, ή την απόπτωση, σε διάφορα σημεία κατά μήκος της οδού σηματοδότησης. Ο ακριβής μηχανισμός της επαγόμενης από το ERK απόπτωσης μπορεί να συμβεί σε διαφορετικά επίπεδα, τόσο ανάντη όσο και κατάντη του καταρράκτη φωσφορυλίωσης. Οι επιστήμονες έχουν προτείνει μια σχέση μεταξύ του ρόλου του κυτταρικού θανάτου του ERK και των επιπτώσεων που σχετίζονται με τραυματισμό ή εγκεφαλικό επεισόδιο.
Ο ορισμός της φωσφορυλίωσης ERK απαιτεί μια εξήγηση του καταρράκτη φωσφορυλίωσης, η οποία περιλαμβάνει μια χούφτα εξαιρετικά εξειδικευμένων ενζύμων και πρωτεϊνών. Υπάρχουν δύο μονοπάτια ERK — κινάση-1 (ERK1) και κινάση-2 (ERK2), επίσης γνωστά ως MAPK3 και MAPK1, αντίστοιχα. Η ενεργοποίηση του ERK απαιτεί διπλή φωσφορυλίωση από Tys και Thr, ξεκινώντας με φωσφορυλίωση Tys. Η φωσφορυλίωση περιλαμβάνει τη μεταφορά ενός μορίου φωσφορικού από μια ενεργή πρωτεϊνική κινάση σε μια ανενεργή πρωτεϊνική κινάση. ένα μόριο τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) που φέρει ενέργεια δίνει το μόριο φωσφορικού άλατος. Η ενεργοποίηση μιας πρωτεϊνικής κινάσης έχει ως αποτέλεσμα τη φωσφορυλίωση κάθε επόμενης πρωτεϊνικής κινάσης κατά μήκος της οδού μέχρι να ενεργοποιηθεί μια πρωτεΐνη και να προκληθεί μια κυτταρική απόκριση.
Τα κύτταρα από διαφορετική προέλευση απαιτούν διαφορετικές πρωτεΐνες και/ή ένζυμα για να οδηγήσουν τον καταρράκτη φωσφορυλίωσης. Για κάθε πρωτεΐνη που ενεργοποιεί, πρέπει να υπάρχει μια πρωτεΐνη απενεργοποίησης. Τα μόρια ενεργοποίησης και απενεργοποίησης ουσιαστικά ρυθμίζουν τον καταρράκτη του σήματος μέσω δέσμευσης με θέσεις υποδοχέα έως ότου ολοκληρωθεί η κατάλληλη κυτταρική απόκριση. Αρκετές πρωτεΐνες που εμπλέκονται στον κύκλο φωσφορυλίωσης ERK έχουν στοχευτεί σε θεραπείες θεραπείας του καρκίνου, επειδή η άτυπη ενεργοποίηση ERK έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί καρκίνο.
Στη φαρμακευτική βιομηχανία, έχουν αναπτυχθεί θεραπευτικά φάρμακα για να στοχεύουν συγκεκριμένους υποδοχείς πρωτεϊνών, συγκεκριμένα τους υποδοχείς πρωτεΐνης G-coupled (GCPRs). Οι πρωτεΐνες G (Ras, Rac, Rho, Cdc42, κ.λπ.) εμπλέκονται σε πολλές φυσιολογικές διεργασίες σε κυτταρικό επίπεδο. Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια ανάλυση ERK ως εργαλείο για τη μέτρηση της ενεργοποίησης του GCPR. Μια ανάλυση ERK όπως αυτή επιτρέπει την ανίχνευση ERK και παρέχει σαφή και συνεπή αποτελέσματα για τους προγραμματιστές φαρμάκων.