Fosforilinimas yra cheminis procesas, kurio metu į junginį pridedama fosfato grupė (PO43-). Paprastai jis taikomas organinei chemijai ir yra labai svarbus visiems gyviems organizmams. Procesas yra susijęs su baltymų sinteze ir adenozino trifosfato (ATP) – molekulės, kuri kaupia ir tiekia energiją, gamyba. Jis taip pat vaidina lemiamą vaidmenį įvairiuose cheminiuose signalizacijos ir reguliavimo mechanizmuose ląstelėje, modifikuodamas įvairių baltymų struktūrą ir jų veiklą.
Paprastai energija reikalinga biocheminėms reakcijoms, kurių metu į molekulę pridedama fosfato grupė. Dažnai ši energija gaunama iš ATP molekulių. ATP yra trys fosfatų grupės, iš kurių viena lengvai pašalinama. Pašalinus šią grupę, išsiskiria daug energijos, kurią galima panaudoti fosforilinimo reakcijai, kai fosfato grupė pridedama prie kitos molekulės, pavyzdžiui, gliukozės. Taigi fosfato grupes galima lengvai perkelti iš ATP į kitas molekules.
Tačiau šios reakcijos reikalauja, kad ATP ir receptoriaus molekulės būtų sujungtos, kad būtų galima perkelti. Tai pasiekiama naudojant fermentus, žinomus kaip kinazės. Tai dideli, sudėtingi baltymai, kuriuose gali būti keli šimtai aminorūgščių. Fermento forma yra labai svarbi: kinazės fermento struktūra yra tokia, kad tiek ATP, tiek receptoriaus molekulė gali būti sutalpinta arti, kad reakcija vyktų. Pavyzdys yra glicerolio kinazė, kuri palengvina fosfato grupės perkėlimą iš ATP į glicerolį; tai yra proceso, gaminančio fosfolipidus, kurie naudojami ląstelių membranose, dalis.
Pats ATP gaminamas gerai žinomu fosforilinimo procesu, vadinamu oksidaciniu fosforilinimu, kurio metu prie adenozino difosfato (ADP) pridedama fosfatų grupė, kad susidarytų ATP. Energija šiam procesui galiausiai gaunama iš mūsų valgomo maisto, o tiksliau – gliukozės oksidacijos. Tai labai sudėtingas procesas, susidedantis iš daugelio žingsnių, tačiau paprastai tariant, iš gliukozės gaunama energija naudojama dviem junginiams, žinomiems kaip NADH ir FADH2, sudaryti, kurie suteikia energijos likusiai reakcijos daliai. Junginiai yra reduktoriai, kurie lengvai atsiskiria su elektronais, todėl gali būti oksiduojami. Fosfatų grupės pridedamos prie ATP molekulių, naudojant energiją, išsiskiriančią oksiduojant NADH ir FADH2; šią reakciją palengvina fermentas ATP sintetazė.
Daug įvairių kinazių randama tiek augaluose, tiek gyvūnuose. Dėl jų svarbos daugeliui ląstelių procesų, fosforilinimo tyrimas tapo įprasta laboratorine procedūra. Tai apima ląstelių medžiagos mėginių tyrimą, siekiant patikrinti, ar įvyko baltymų fosforilinimas, ir kai kuriais atvejais išmatuoti jo mastą. Yra daug skirtingų fosforilinimo tikrinimo metodų, įskaitant fosfatų grupių žymėjimą radioizotopais, fosforilintam baltymui būdingų antikūnų naudojimą ir masės spektrometriją.
Nuo 2011 m. ypatingai domina papildomos signalais reguliuojamos kinazės (ERK) – fermentai, kurie dalyvauja signalizacijos veikloje ląstelėje. ERK fosforilinimas vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant įvairias ląstelių funkcijas, įskaitant mitozę ir kitus procesus, susijusius su ląstelių dalijimusi. Šis procesas yra svarbus kai kurioms vėžio tyrimų sritims, nes jį gali suaktyvinti kancerogeninės medžiagos ir virusinės infekcijos, o tai gali sukelti nekontroliuojamą ląstelių dalijimąsi ir kitus su vėžiu susijusius padarinius. Atliekami galimų vėžio gydymo būdų, susijusių su šio proceso slopinimu, tyrimai. Fosforilinimo tyrimas gali būti naudojamas įvairių medžiagų veiksmingumui atlikti atliekant šį vaidmenį.