✖


Jump to content

Фосфолипаза С

Сайты расщепления фосфолипаз . фосфолипазы C Ферменты разрезают непосредственно перед присоединением фосфата к фрагменту R3 .

Фосфолипаза C ( PLC ) представляет собой класс мембраносвязанных ферментов , которые расщепляют фосфолипиды непосредственно перед фосфатной группой (см. рисунок). Чаще всего его считают синонимом человеческих форм этого фермента, которые играют важную роль в эукариотических клеток физиологии , в частности в путях передачи сигнала . Роль фосфолипазы С в передаче сигнала заключается в расщеплении фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP 2 ) на диацилглицерин (DAG) и инозитол-1,4,5-трифосфат (IP 3 ), которые служат вторичными мессенджерами . Активаторы каждого PLC различаются, но обычно включают гетеротримерные субъединицы G-белка, протеинтирозинкиназы , небольшие G-белки , Ca 2+ и фосфолипиды. [1]

Существует тринадцать видов фосфолипазы C млекопитающих, которые по структуре подразделяются на шесть изотипов (β, γ, δ, ε, ζ, η). Каждый PLC имеет уникальный и перекрывающийся контроль над экспрессией и внутриклеточным распределением. Однако PLC не ограничивается млекопитающими и присутствует также в бактериях и Chromadorea.

Фосфолипаза С
Идентификаторы
Номер ЕС. 3.1.4.3
Номер CAS. 9001-86-9
Базы данных
ИнтЭнк вид IntEnz
БРЕНДА БРЕНДА запись
Экспаси Просмотр NiceZyme
КЕГГ КЕГГ запись
МетаЦик метаболический путь
ПРЯМОЙ профиль
PDB Структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология АмиГО / QuickGO
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Варианты

[ редактировать ]

Варианты млекопитающих

[ редактировать ]

Обширное количество функций, выполняемых реакцией PLC, требует, чтобы она строго регулировалась и была способна реагировать на множественные вне- и внутриклеточные входы с соответствующей кинетикой. Эта потребность привела к эволюции шести изотипов PLC у животных, каждый из которых имеет свой собственный способ регуляции. Пре-мРНК PLC также может подвергаться дифференциальному сплайсингу, так что у млекопитающего может быть до 30 ферментов PLC. [2]

Бактериальные варианты

[ редактировать ]

Большинство бактериальных вариантов фосфолипазы С относятся к одной из четырех групп структурно родственных белков. Токсичные фосфолипазы С способны взаимодействовать с мембранами эукариотических клеток и гидролизовать фосфатидилхолин и сфингомиелин, что приводит к лизису клеток. [3]

Хромадория

[ редактировать ]

Класс Chromadorea также использует фермент фосфолипазу C для регулирования высвобождения кальция. Фермент высвобождает инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3) , который обозначает сигнальный путь, участвующий в активации овуляции, продвижении ооцита в сперматеку. Этот ген участвует в различных действиях, таких как контроль ГТФазы, расщепление определенных молекул и связывание с небольшой ГТФазой. Он помогает бороться с бактериями и регулировать движение белков в клетках. Он обнаружен в выделительной системе, кишечнике, нервах и репродуктивных органах. Экспрессия фермента в сперматеке контролируется факторами транскрипции FOS-1 и JUN-1. [4]

Структура фермента

[ редактировать ]
Сравнение домена C2 PI-PLC млекопитающих в красном цвете и C2-подобного домена Bacillus cereus в голубом цвете

У млекопитающих PLC имеют консервативную основную структуру и различаются по другим доменам, специфичным для каждого семейства. Основной фермент включает разделенный ствол триозофосфат-изомеразы (TIM) , домен гомологичности плекстрина (PH) , четыре тандемных домена EF Hand и домен C2 . [1] Ствол ТИМ содержит активный центр, все каталитические остатки и Ca. 2+ сайт связывания. Он имеет автоингибирующую вставку, которая прерывает его активность, называемую линкером XY. Было показано, что XY-линкер перекрывает активный сайт, и при его удалении активируется ПЛК. [5]

Гены, кодирующие альфа-токсин ( Clostridium perfringens ) , Bacillus cereus PLC (BC-PLC) и PLC Clostridium bifermentans и Listeria monocytogenes были выделены и секвенированы нуклеотиды. Последовательности имеют значительную гомологию, примерно 250 остатков, начиная с N-конца. Альфа-токсин имеет еще 120 остатков на С-конце. Сообщалось, что С-конец альфа-токсина является «С2-подобным» доменом, что относится к домену С2, обнаруженному у эукариот, который участвует в передаче сигнала и присутствует в фосфоинозитид-фосфолипазе C млекопитающих . [6]

Ферментативный механизм

[ редактировать ]
Общая реакция, катализируемая фосфолипазой C

Первичная катализируемая реакция PLC происходит на нерастворимом субстрате на границе раздела липид-вода. Остатки в активном центре консервативны во всех изотипах PLC. У животных PLC избирательно катализирует гидролиз фосфолипида фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP 2 ) на глицериновой стороне фосфодиэфирной связи. Происходит образование слабо связанного с ферментом промежуточного продукта, инозитол-1,2-циклического фосфодиэфира, и высвобождение диацилглицерина (ДАГ) . Промежуточное соединение затем гидролизуют до инозитол-1,4,5-трифосфата (IP 3 ) . [7] Таким образом, двумя конечными продуктами являются DAG и IP 3 . Для кислотно-основного катализа необходимы два консервативных остатка гистидина и Ca 2+ ион необходим для гидролиза PIP 2 . Было замечено, что активный центр Ca 2+ координируется с четырьмя кислотными остатками, и если какой-либо из остатков мутирован, то больший Ca 2+ концентрация необходима для катализа. [8]

Сигнальный путь

[ редактировать ]

Фосфоинозитид-специфическая фосфолипаза C (PLC) является ключевым игроком в процессах передачи сигналов в клетках. Когда клетки сталкиваются с сигналами, такими как гормоны или факторы роста, PLC расщепляет молекулу под названием PIP2 для производства новых сигнальных молекул. PIP2 — это тип молекулы, обнаруженной в клеточных мембранах. Когда клетки получают определенные сигналы извне, фермент под названием PLC расщепляет PIP2 на более мелкие молекулы, которые затем отправляют сообщения внутри клетки. Различные типы ПЛК активируются по-разному, способствуя способности клеток реагировать на окружающую среду.

Регулирование

[ редактировать ]

Активация

[ редактировать ]

Рецепторы, которые активируют этот путь, в основном представляют собой связанные с G-белком, связанные с Gαq рецепторы , субъединицей , в том числе:

Другими, второстепенными активаторами, кроме G αq, являются:

Торможение

[ редактировать ]
  • Малая молекула U73122: аминостероид, предполагаемый ингибитор PLC. [11] [12] Однако специфичность U73122 подвергается сомнению. [13] Сообщалось, что U73122 активирует фосфолипазную активность очищенных PLC. [14]
  • Эдельфозин : липидоподобное противоопухолевое средство (ET-18-OCH3). [15]
  • Аутоингибирование линкера XY в клетках млекопитающих. Предполагается, что линкер XY состоит из длинных участков кислых аминокислот, которые образуют плотные области отрицательного заряда. Эти области могут отталкиваться отрицательно заряженной мембраной при связывании PLC с мембранными липидами. Считается, что сочетание отталкивания и стерических ограничений удаляет линкер XY из зоны активного сайта и ослабляет аутоингибирование. [1]
  • Соединения, содержащие каркас морфолинобензойной кислоты, относятся к классу лекарственно-подобных фосфатидилхолин-специфичных ингибиторов PLC. [16] [17] [18]
  • о -фенантролин: гетероциклическое органическое соединение, ингибирующее цинк-металлоферменты. [19]
  • ЭДТА: молекула, хелатирующая Zn. 2+ ионов и эффективно инактивирует PLC, который, как известно, ингибирует цинк-металлоферменты. [20]

Биологическая функция

[ редактировать ]
PLC-опосредованное расщепление PIP 2 до DAG и IP 3

PLC расщепляет фосфолипид фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (PIP 2 ) на диацилглицерин (DAG) и инозитол-1,4,5-трифосфат (IP 3 ). Таким образом, PLC оказывает глубокое влияние на истощение PIP 2 , который действует как мембранный якорь или аллостерический регулятор и агонист многих липид-управляемых ионных каналов . [21] [22] PIP 2 также действует как субстрат для синтеза более редкого липида фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PIP 3 ) , который отвечает за передачу сигналов во многих реакциях. [23] Следовательно, истощение PIP 2 в результате реакции PLC имеет решающее значение для регуляции локальных концентраций PIP 3 как в плазматической мембране, так и в ядерной мембране.

Два продукта реакции, катализируемой PLC, DAG и IP 3 , являются важными вторичными мессенджерами, которые контролируют различные клеточные процессы и являются субстратами для синтеза других важных сигнальных молекул. Когда PIP 2 расщепляется, DAG остается связанным с мембраной, а IP 3 высвобождается в виде растворимой структуры в цитозоль . IP 3 затем диффундирует через цитозоль и связывается с IP 3 рецепторами , особенно с кальциевыми каналами в гладкой эндоплазматической сети (ER). Это приводит к увеличению цитозольной концентрации кальция, вызывая каскад внутриклеточных изменений и активности. [24] Кроме того, кальций и ДАГ вместе активируют протеинкиназу С , которая затем фосфорилирует другие молекулы, что приводит к изменению клеточной активности. [24] Конечные эффекты включают вкус, стимулирование опухоли, а также экзоцитоз везикул, выработку супероксида из НАДФН-оксидазы и активацию JNK . [24] [25]

И ДАГ, и IP 3 являются субстратами для синтеза регуляторных молекул. ДАГ является субстратом для синтеза фосфатидной кислоты , регуляторной молекулы. IP 3 является субстратом, ограничивающим скорость синтеза инозитол-полифосфатов, которые стимулируют множественные протеинкиназы, транскрипцию и процессинг мРНК. [26] Таким образом, регуляция активности PLC жизненно важна для координации и регуляции других ферментов путей, которые играют центральную роль в контроле клеточной физиологии.

Дополнительная информация: Функция кальция у позвоночных и функция протеинкиназы C.

Кроме того, фосфолипаза С играет важную роль в механизме воспаления. Связывание агонистов, таких как тромбин , адреналин или коллаген , с рецепторами на поверхности тромбоцитов может вызвать активацию фосфолипазы С, которая катализирует высвобождение арахидоновой кислоты из двух основных мембранных фосфолипидов, фосфатидилинозитола и фосфатидилхолина . Затем арахидоновая кислота может перейти на циклооксигеназный путь (продуцирование простагландинов (PGE1, PGE2, PGF2), простациклинов (PGI2) или тромбоксанов (TXA2)), а также на липоксигеназный путь (продуцирование лейкотриенов (LTB4, LTC4, LTD4, LTE4)) . [27]

Бактериальный вариант Clostridium perfringens типа А продуцирует альфа-токсин. Токсин обладает активностью фосфолипазы С и вызывает гемолиз , летальность и дермонекроз. В высоких концентрациях альфа-токсин вызывает массивную деградацию фосфатидилхолина и сфингомиелина с образованием диацилглицерина и церамида соответственно. Эти молекулы затем участвуют в путях передачи сигнала. [6] Сообщалось, что токсин активирует каскад арахидоновой кислоты в изолированной аорте крыс. [28] Вызванное токсином сокращение было связано с образованием тромбоксана А 2 из арахидоновой кислоты. Таким образом, вполне вероятно, что бактериальный PLC имитирует действие эндогенного PLC в мембранах эукариотических клеток.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Кадамур Г., Росс Э.М. (2013). «Фосфолипаза С млекопитающих». Ежегодный обзор физиологии . 75 : 127–54. doi : 10.1146/annurev-physical-030212-183750 . ПМИД   23140367 .
  2. ^ Эх, ПГ; Пак, Джи; Манзоли, Л; Кокко, Л; Пик, Джей Си; Катан, М; Фуками, К; Катаока, Т; Юн, С; Рю, С.Х. (2008). «Множественные роли фосфоинозитид-специфичных изоферментов фосфолипазы C» . Отчеты БМБ . 41 (6): 415–34. дои : 10.5483/bmbrep.2008.41.6.415 . hdl : 11585/62661 . ПМИД   18593525 .
  3. ^ Титболл, RW (1993). «Бактериальные фосфолипазы С». Микробиологические обзоры . 57 (2): 347–66. дои : 10.1128/MMBR.57.2.347-366.1993 . ПМЦ   372913 . ПМИД   8336671 .
  4. ^ Сингаравелу, Гунасекаран; Сингсон, Эндрю (январь 2013 г.). «Передача сигналов кальция об оплодотворении у нематоды Caenorhabditis elegans» . Клеточный кальций . 53 (1): 2–9. дои : 10.1016/j.ceca.2012.11.009 . ПМЦ   3566351 .
  5. ^ Хикс С.Н., Ежик М.Р., Гершбург С., Зайферт Дж.П., Харден Т.К., Сондек Дж. (август 2008 г.). «Общее и разностороннее аутоингибирование изоферментов PLC» . Молекулярная клетка . 31 (3): 383–94. doi : 10.1016/j.molcel.2008.06.018 . ПМК   2702322 . ПМИД   18691970 .
  6. ^ Jump up to: а б Сакурай Дж., Нагахама М., Ода М. (ноябрь 2004 г.). «Альфа-токсин Clostridium perfringens: характеристика и механизм действия». Журнал биохимии . 136 (5): 569–74. дои : 10.1093/jb/mvh161 . ПМИД   15632295 .
  7. ^ Эссен Л.О., Перишич О., Катан М., Ву Ю., Робертс М.Ф., Уильямс Р.Л. (февраль 1997 г.). «Структурное картирование каталитического механизма фосфоинозитид-специфической фосфолипазы C млекопитающих». Биохимия . 36 (7): 1704–18. дои : 10.1021/bi962512p . ПМИД   9048554 .
  8. ^ Эллис, М.В.; Джеймс, СР; Перишич, О; Даунс, ПК; Уильямс, РЛ; Катан, М. (1998). «Каталитический домен фосфоинозитид-специфической фосфолипазы C (PLC): анализ мутаций остатков в активном сайте гидрофобного гребня PLCD1» . Журнал биологической химии . 273 (19): 11650–9. дои : 10.1074/jbc.273.19.11650 . ПМИД   9565585 .
  9. ^ Jump up to: а б Уолтер Ф. Борон (2003). Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход . Эльзевир/Сондерс. п. 1300. ISBN  978-1-4160-2328-9 . Страница 104
  10. ^ GeneGlobe -> Передача сигналов GHRH [ постоянная мертвая ссылка ] Проверено 31 мая 2009 г.
  11. ^ Блисдейл Дж. Э., Такур Н. Р., Грембан Р. С., Банди Г. Л., Фитцпатрик Ф. А., Смит Р. Дж., Бантинг С. (ноябрь 1990 г.). «Селективное ингибирование рецептор-связанных фосфолипаз С-зависимых процессов в тромбоцитах и ​​полиморфноядерных нейтрофилах человека». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 255 (2): 756–68. ПМИД   2147038 .
  12. ^ Макмиллан Д., Маккаррон Дж.Г. (июль 2010 г.). «Ингибитор фосфолипазы C U-73122 ингибирует высвобождение Ca(2+) из запасов Ca(2+) внутриклеточной саркоплазматической сети путем ингибирования насосов Ca(2+) в гладких мышцах» . Британский журнал фармакологии . 160 (6): 1295–301. дои : 10.1111/j.1476-5381.2010.00771.x . ПМЦ   2938802 . ПМИД   20590621 .
  13. ^ Хуанг В., Барретт М., Хаджичек Н., Хикс С., Харден Т.К., Сондек Дж., Чжан К. (февраль 2013 г.). «Низкомолекулярные ингибиторы фосфолипазы C из нового высокопроизводительного скрининга» . Журнал биологической химии . 288 (8): 5840–8. дои : 10.1074/jbc.M112.422501 . ПМЦ   3581404 . ПМИД   23297405 .
  14. ^ Кляйн Р.Р., Бурдон Д.М., Косталес К.Л., Вагнер К.Д., Уайт В.Л., Уильямс Дж.Д., Хикс С.Н., Сондек Дж., Таккер Д.Р. (апрель 2011 г.). «Прямая активация человеческой фосфолипазы С ее хорошо известным ингибитором u73122» . Журнал биологической химии . 286 (14): 12407–16. дои : 10.1074/jbc.M110.191783 . ПМК   3069444 . ПМИД   21266572 .
  15. ^ Горовиц Л.Ф., Хирдес В., Сух Б.К., Хильгеманн Д.В., Маки К., Хилле Б. (сентябрь 2005 г.). «Фосфолипаза С в живых клетках: активация, ингибирование, потребность в Ca2+ и регуляция тока М» . Журнал общей физиологии . 126 (3): 243–62. дои : 10.1085/jgp.200509309 . ПМК   2266577 . ПМИД   16129772 .
  16. ^ Рис, Шон В.П.; Люнг, Юфимия; Рейниссон, Йоханнес; Баркер, Дэвид; Пилкингтон, Лиза И. (1 сентября 2021 г.). «Разработка 2-морфолино-N-гидроксибензамидов в качестве антипролиферативных ингибиторов PC-PLC» . Биоорганическая химия . 114 : 105152. doi : 10.1016/j.bioorg.2021.105152 . ISSN   0045-2068 . ПМИД   34328856 .
  17. ^ Юртивонг, К.; Пилкингтон, Луизиана; ван Ренсбург, М.; Уайт, Р.М.; Каур Брар, Х.; Рис, С.; Полин, ЕК; Сюй, CS; Шарма, Н.; Люнг, IKH; Люнг, Э.; Баркер, Д.; Рейниссон, Дж. (1 февраля 2020 г.). «Открытие новых фосфатидилхолин-специфичных ингибиторов фосфолипазы С, подобных лекарствам, в качестве потенциальных противораковых средств» . Европейский журнал медицинской химии . 187 : 111919. doi : 10.1016/j.ejmech.2019.111919 . ПМИД   31810783 . S2CID   208813280 .
  18. ^ Пилкингтон, Луизиана; Воробей, К.; Рис, SWP; Полин, ЕК; ван Ренсбург, М.; Сюй, CS; Лэнгли, Р.Дж.; Люнг, IKH; Рейниссон, Дж.; Люнг, Э.; Баркер, Д. (2020). «Разработка, синтез и биологическое исследование нового класса мощных ингибиторов PC-PLC» . Европейский журнал медицинской химии . 191 : 112162. doi : 10.1016/j.ejmech.2020.112162 . ПМИД   32101781 . S2CID   211536972 .
  19. ^ Little C, Otnåss AB (июнь 1975 г.). «Зависимость фосфолипазы C от ионов металлов Bacillus cereus». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Энзимология . 391 (2): 326–33. дои : 10.1016/0005-2744(75)90256-9 . ПМИД   807246 .
  20. ^ «Фосфолипаза C, специфичная для фосфатидилинозитола из Bacillus cereus» (PDF) . Информация о продукте . Сигма Олдрич.
  21. ^ Хильгеманн Д.В. (октябрь 2007 г.). «Локальные сигналы PIP(2): когда, где и как?». Архив Пфлюгерса . 455 (1): 55–67. дои : 10.1007/s00424-007-0280-9 . ПМИД   17534652 . S2CID   29839094 .
  22. ^ Хансен (1 мая 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620–628. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.01.011 . ПМК   4540326 . ПМИД   25633344 .
  23. ^ Фалькенбургер Б.Х., Дженсен Дж.Б., Диксон Э.Дж., Су Б.К., Хилле Б. (сентябрь 2010 г.). «Фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков» . Журнал физиологии . 588 (Часть 17): 3179–85. дои : 10.1113/jphysicalol.2010.192153 . ПМК   2976013 . ПМИД   20519312 .
  24. ^ Jump up to: а б с Альбертс Б., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN  978-0-8153-3218-3 .
  25. ^ Ли З, Цзян Х, Се В, Чжан Цз, Смрчка А.В., Ву Д (февраль 2000 г.). «Роль PLC-бета2 и -бета3 и PI3Kgamma в передаче сигнала, опосредованной хемоаттрактантами» . Наука . 287 (5455): 1046–9. Бибкод : 2000Sci...287.1046L . дои : 10.1126/science.287.5455.1046 . ПМИД   10669417 .
  26. ^ Грессет А., Сондек Дж., Харден Т.К. (2012). «Изозимы фосфолипазы C и их регуляция». Фосфоинозитиды I: ферменты синтеза и деградации . Субклеточная биохимия. Том. 58. стр. 61–94. дои : 10.1007/978-94-007-3012-0_3 . ISBN  978-94-007-3011-3 . ПМЦ   3638883 . ПМИД   22403074 .
  27. ^ Пиомелли, Даниэле (1 апреля 1993 г.). «Арахидоновая кислота в передаче сигналов в клетках» (PDF) . Современное мнение в области клеточной биологии . 5 (2): 274–280. дои : 10.1016/0955-0674(93)90116-8 . ПМИД   7685181 .
  28. ^ Фуджи Ю., Сакураи Дж. (май 1989 г.). «Сокращение изолированной аорты крысы, вызванное альфа-токсином Clostridium perfringens (фосфолипазой C): доказательства участия в метаболизме арахидоновой кислоты» . Британский журнал фармакологии . 97 (1): 119–24. дои : 10.1111/j.1476-5381.1989.tb11931.x . ПМЦ   1854495 . ПМИД   2497921 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phospholipase_C&oldid=1219317255"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7d3d8fb483bfe83e0b9758de3b05b938__1713304740
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7d/38/7d3d8fb483bfe83e0b9758de3b05b938.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Phospholipase C - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)