FOSFOLIPĀZES: STRUKTŪRA, FUNKCIJAS, VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

The phospholipases ir fermenti, kas katalizē hidrolīzi fosfolipīdiem. Tie ir vispilnīgākie un svarīgākie lipīdi visu šūnu organismu membrānās, un tiem ir gan strukturālas, gan metaboliskas un signālfunkcijas. Fosfolipīdi ir amfātiskas dabas ķīmiskas molekulas, tas ir, tiem ir hidrofils polārais gals un hidrofobiskais apolārais gals.

Polāro galu veido molekulas, kas saistītas ar diacilglicerīna 3-fosfāta molekulas fosfātu grupu. Apolāro galu veido divas alifātiskas ķēdes, kuras caur oglekļiem C-1 un C-2 ir esterificētas glicerīna molekulā.

Fosfolipāzes A struktūras attēlojums (Avots: Sīkdatne, izmantojot Wikimedia Commons)

Fosfolipāzes darbojas, hidrolizējot jebkuru no četrām estera saitēm, kas savieno alifātiskās ķēdes, fosfātu grupu vai "galvas" grupas, kas identificē katru fosfolipīdu veidu.

Tās fermentatīvās darbības produkti atbilst lizofosfolipīdiem, diacilglicerīniem vai fosfatidilskābēm, kas arī var būt substrāti citiem fosfolipāzes vai lipāzes fermentiem kopumā.

Tie pastāv lielākajā daļā šūnu kā izdalītie proteīni, transmembranālie proteīni vai kā starpšūnu enzīmi ar vairākām un dažādām funkcijām, starp kuriem izceļas viņu dalība signalizācijas kaskādēs.

Uzbūve

Daži fosfolipāzes, piemēram, fosfolipāzes A, ir vieni no mazākajiem aprakstītajiem fermentiem, kuru svars ir no 13 līdz 15 kDa, bet citi, piemēram, C un D fosfolipāzes, pārsniedz 100 kDa.

Atkarībā no fosfolipāzes veida, kas tiek ņemts vērā, tie var būt šķīstoši proteīni vai integrālas membrānas olbaltumvielas, kas lielā mērā ietekmē to aminoskābju secību un struktūras izkārtojumus.

Dažiem no šiem fermentiem ir īpašas vietas divvērtīgo katjonu, piemēram, kalcija, saistīšanai, kuriem, šķiet, ir svarīgas funkcijas to katalītiskajā darbībā.

Daudzi no šiem fermentiem tiek sintezēti kā zimogēni (neaktīvi prekursori), kuru aktivizēšanai nepieciešama citu enzīmu proteolītiska darbība. Tās darbību regulē daudzi šūnu faktori.

Iespējas

Fosfolipāzes enzīmu visizcilākā funkcija ir membrānas fosfolipīdu noārdīšana tīri strukturālas, metaboliskas vai intracelulāras komunikācijas nolūkos.

Papildus šīm noārdīšanās funkcijām šiem fermentiem var būt svarīga darbība noteiktos biosintēzes procesos, jo tie veic “pārveidošanas” uzdevumus, kad darbojas sinerģijā ar citiem aciltransferāzes proteīniem, lai mainītu dažādu fosfolipīdu taukskābju skeletu.

Starp aprakstītajiem fosfolipāzes biosintēzes procesiem var minēt arahidonskābes ražošanu un prostaglandīnu, prostaciklīnu, tromboksānu un citu biosintēzi.

Signalizācijas funkcijas

Fosfolipāze C piedalās fosfatidilinozītu hidrolīzē, atbrīvojot no tām atvasinātās molekulas, kurām ir svarīgas funkcijas kā otrajām ziņnešām daudzos starpšūnu sakaru un signalizācijas procesos.

Veidi

Ir divi galvenie fosfolipāžu komplekti: acilhidrāzes un fosfodiesterāzes. Klasifikācija katrā komplektā ir balstīta uz hidrolītiskā griezuma stāvokli, ko tie veic uz dažādām estera saitēm, kas apvieno fosfolipīdu “gabaliņus”, uz kuriem tie iedarbojas.

Tie nav stingri specifiski attiecībā uz fosfolipīdu veidu (pēc polārās grupas vai tā ogļūdeņražu ķēžu identitātes), bet drīzāk attiecībā uz saišu stāvokli 3-fosfāta vai 1,2-diacilglicerīna 3-glicerīna mugurkaulā. fosfāts.

Fosfolipāzes A un B pieder pie acilhidrāžu grupas, savukārt fosfolipāzes C un D pieder pie fosfodiesterāzēm.

Fosfolipāze A

Šī fosfolipāžu grupa ir atbildīga par acil-esteru hidrolīzi, kas ir piesaistīti oglekļiem diacilglicerīna molekulas C-1 un C-2 pozīcijās.

Fosfolipāzes A1 sauc par tām, kas hidrolizē estera saites starp alifātisko ķēdi un oglekli 1 un A2, kas hidrolizē estera saites starp alifātisko ķēdi un glicerīna 2 oglekli.

Fosfolipāzes A1 parasti ir intracelulāri proteīni, liela izmēra un parasti saistīti ar plazmas membrānu. No otras puses, fosfolipāzes A2 ir stabili ārpusšūnu proteīni, ļoti maza izmēra un šķīst ūdenī.

Pirmās aprakstītās fosfolipāzes bija A2 tipa fosfolipāzes, kuras tika iegūtas no zīdītāju aizkuņģa dziedzera sulām un kobras čūskas inde.

Fosfolipāze B

Šajā grupā ietilpstošie fermenti var hidrolizēt estera saites starp jebkuru no divām fosfolipīdu taukskābju ķēdēm (C-1 un C-2 pozīcijās) un var darboties arī ar lizofosfolipīdiem.

Tie ir atrasti daudzu sugu mikrobos, vienšūņos un zīdītāju šūnās un ir daļa no daudzu patogēno sēņu virulences faktoriem.

Fosfolipāzes C un D

Šajā grupā ietilpstošie fermenti ir atbildīgi par fosfodiestera saišu hidrolīzi starp glicerīna molekulu un fosfātu grupu (fosfolipāze C), kas ražo 1,2-diacilglicerīnus, un starp fosfātu grupu un tai pievienoto polāro grupu (fosfolipāze D ), kas ražo fosfatidīnskābes.

Fosfolipāze C vispirms tika attīrīta no daudzu veidu baktēriju barotnes, bet tā ir sastopama visdažādākajās zīdītāju šūnās.

Lielākā daļa no šiem fermentiem dod priekšroku fosfatidilholīnam, bet tiem ir aktivitāte pret citiem fosfolipīdiem, piemēram, fosfatidilinozitolu.

Fosfolipāze D ir plaši pētīta augu audos, piemēram, kāpostu, kokvilnas un kukurūzas sēklās utt. Tomēr tas ir atklāts arī zīdītājiem un dažiem mikroorganismiem. Tie ir lieli enzīmi, kuru molekulmasa parasti pārsniedz 100 kDa.

Fosfolipāzes L vai gludas fosfolipāzes

Tie ir fermenti, kas atbild par taukskābju hidrolīzi, kas saistītas ar lizofosfolipīdiem (fosfolipīdi, uz kuriem, piemēram, ir rīkojusies fosfolipāze A, un kuriem ir pievienota viena taukskābju ķēde).

Tie ir zināmi kā fosfolipāzes L1 un fosfolipāzes L2 atkarībā no glicerīna molekulas oglekļa atoma, uz kuru tie iedarbojas.

Šie fermenti ir attīrīti no daudziem mikroorganismiem, dažu kukaiņu inde, eozinofīlajām šūnām un daudziem dažādiem zīdītāju audiem.

Atsauces

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipāzes: pārskats. Žurnālā J. Walker (Red.), Lipases and Phospholipases (2nd ed., 438 p.). Humana Press.
2. Deniss, EA (1983). Fosfolipāzes. In Enzymes XVI sējums (47. lpp.). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esterāzes, lipāzes un fosfolipāzes: no struktūras līdz klīniskai nozīmei. Bordo: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Bioķīmija. Burlingtons, Masačūsetsa: Neil Patterson Publishers.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfoglicerīdi un fosfolipāzes. Annu. Rev. Biochem. , 35, 157-194.