FOSFOLIPAZE: ZGRADBA, FUNKCIJE, VRSTE - BIOLOGIJA - 2025

V fosfolipaze so encimi, ki katalizirajo hidrolizo fosfolipidov. To so najpogostejši in najpomembnejši lipidi v membranah vseh celičnih organizmov in imajo tako strukturne kot presnovne in signalne funkcije. Fosfolipidi so kemijske molekule amfipatične narave, torej imajo hidrofilni polarni konec in hidrofobni apolarni konec.

Polarni konec tvorijo molekule, povezane s fosfatno skupino molekule 3-fosfata diacil glicerola. Apolarni konec je sestavljen iz dveh alifatskih verig, ki se skozi ogljika na položajih C-1 in C-2 esterificirata v molekulo glicerola.

Predstavitev strukture fosfolipaze A (Vir: Cookie, prek Wikimedia Commons)

Fosfolipaze delujejo s hidrolizo katere koli od štirih estrskih vezi, ki povezujejo alifatske verige, fosfatno skupino ali skupine "glave", ki identificirajo vsako vrsto fosfolipida.

Produkti njegovega encimskega delovanja ustrezajo lizofosfolipidom, diacilglicerolom ali fosfatidnim kislinam, ki so lahko tudi substrati za druge encime fosfolipaze ali lipaze.

Obstajajo v večini celic kot izločeni proteini, transmembranski proteini ali kot znotrajcelični encimi z več in raznolikimi funkcijami, med katerimi izstopa njihovo sodelovanje v signalnih kaskadah.

Struktura

Nekatere fosfolipaze, kot je fosfolipaza A, spadajo med najmanjše opisane encime z maso med 13 in 15 kDa, medtem ko druge, na primer fosfolipaze C in D, presegajo 100 kDa.

Odvisno od vrste obravnavane fosfolipaze so to lahko topni proteini ali celostne membranske beljakovine, kar močno pogojuje značilnosti njihovih aminokislinskih sekvenc in njihovo strukturno ureditev.

Nekateri od teh encimov imajo v svoji strukturi posebna mesta za vezavo dvovalentnih kationov, kot je kalcij, za katere se zdi, da imajo pomembno vlogo pri njihovi katalitični aktivnosti.

Mnogi od teh encimov so sintetizirani kot zimogeni (neaktivni predhodniki), ki potrebujejo proteolitično delovanje drugih encimov za njihovo aktivacijo. Njegovo delovanje uravnavajo številni celični dejavniki.

Lastnosti

Najpomembnejša funkcija fosfolipaznih encimov je degradacija membranskih fosfolipidov, bodisi za izključno strukturne, presnovne ali medcelične komunikacijske namene.

Poleg teh razgradnih funkcij imajo lahko ti encimi pomembne ukrepe pri določenih biosintetskih procesih, saj opravljajo naloge »remodeliranja«, ko delujejo v sinergiji z drugimi proteini aciltransferaze, da spremenijo skelet maščobne kisline različnih fosfolipidov.

Med opisanimi biosintetičnimi postopki, ki so odvisni od fosfolipaze, sta proizvodnja arahidonske kisline in biosinteza prostaglandinov, prostaciklin, tromboksana in drugih.

Funkcije v signalizaciji

Fosfolipaza C sodeluje pri hidrolizi fosfatidilinozitolov, pri čemer se sproščajo iz njih molekule, ki imajo pomembne funkcije kot drugi glasniki v številnih postopkih medcelične komunikacije in signalizacije.

Vrste

Obstajata dva glavna sklopa fosfolipaz: acilhidrolaze in fosfodiesteraze. Razvrstitev znotraj vsakega sklopa temelji na položaju hidroliznega reza, ki ga izvajajo na različnih esterskih povezavah, ki združujejo "koščke" fosfolipidov, na katere delujejo.

Glede na vrsto fosfolipida niso natančno specifični (glede na identiteto polarne skupine ali njenih ogljikovodikovih verig), ampak glede položaja vezi v hrbtenici glicerol 3-fosfata ali 1,2-diacil glicerola 3- fosfat.

Fosfolipaze A in B spadata v skupino acilhidrolaz, fosfolipaze C in D pa fosfodiesteraze.

Fosfolipaza A

Ta skupina fosfolipaz je odgovorna za hidrolizo acilnih estrov, ki so pritrjeni na ogljika na položajih C-1 in C-2 diacikloglicerolne molekule.

Fosfolipaze A1 so znane kot tiste, ki hidrolizirajo esterske vezi med alifatsko verigo in ogljikom 1 in A2, ki hidrolizirajo estrske vezi med alifatsko verigo in ogljikom 2 glicerola.

Fosfolipaze A1 so na splošno znotrajcelične beljakovine, velike velikosti in na splošno povezane s plazemsko membrano. Na drugi strani so fosfolipaze A2 stabilni zunajcelični proteini, zelo majhne velikosti in topni v vodi.

Prve opisane fosfolipaze so bile vrste A2, ki so bile pridobljene iz pankreasnih sokov sesalcev in strupov kabrinih kač.

Fosfolipaza B

Encimi, ki spadajo v to skupino, lahko hidrolizirajo esterske vezi med katero koli od obeh fosfolipidnih verig maščobnih kislin (v položajih C-1 in C-2) in lahko delujejo tudi na lizofosfolipide.

Najdemo jih v številnih vrstah mikrobov, protozojev in celic sesalcev in so del virulenčnih dejavnikov številnih patogenih gliv.

Fosfolipaze C in D

Encimi, ki spadajo v to skupino, so odgovorni za hidrolizo fosfodiesterskih vezi med molekulo glicerola in fosfatno skupino (fosfolipaza C), ki proizvajajo 1,2-diacilglicerole, ter med fosfatno skupino in polarno skupino, ki je nanjo vezana (fosfolipaza D ), ki proizvajajo fosfatidne kisline.

Fosfolipazo C so najprej očistili iz gojišča mnogih vrst bakterij, vendar jih najdemo v najrazličnejših celicah sesalcev.

Večina teh encimov deluje prednostno na fosfatidilholin, vendar kažejo aktivnost proti drugim fosfolipidom, kot je fosfatidilinozitol.

Fosfolipaza D je bila široko raziskana v rastlinskih tkivih, kot so zelje, bombaž in koruzna semena itd. Odkrili pa so ga tudi pri sesalcih in nekaterih mikroorganizmih. So veliki encimi, običajno več kot 100 kDa v molekulski masi.

Fosfolipaze L ali gladke fosfolipaze

To so encimi, odgovorni za hidrolizo maščobnih kislin, povezanih z lizofosfolipidi (fosfolipidi, na katere je na primer delovala fosfolipaza A in imajo pritrjeno eno samo verigo maščobnih kislin).

Poznamo jih kot fosfolipaze L1 in fosfolipaze L2, odvisno od ogljikovega atoma molekule glicerola, na katerega delujejo.

Ti encimi so bili očiščeni iz številnih mikroorganizmov, strupov nekaterih žuželk, eozinofilnih celic in številnih različnih sesalskih tkiv.

Reference

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipaze: pregled. V J. Walker (ur.), Lipaze in fosfolipaze (2. izd., Str. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Fosfolipaze. V The Enzymes Vol. XVI (str. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esteraze, lipaze in fosfolipaze: od strukture do kliničnega pomena. Bordeaux: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfogliceridi in fosfolipaze. Annu Rev. Biochem. , 35, 157-194.