Флиппаза
Флиппазы переносчики липидов представляют собой трансмембранные белки- , расположенные в клеточной мембране . Они отвечают за содействие движению молекул фосфолипидов между двумя слоями или листочками, составляющими мембрану (поперечная диффузия, также известная как переход «триггер»). Флиппазы перемещают липиды в цитозольный слой, обычно из внеклеточного слоя. Флопазы действуют наоборот, перемещая липиды во внеклеточный слой. И флиппазы, и флопазы питаются за счет гидролиза АТФ и являются либо P4-АТФазами , либо переносчиками АТФ-связывающей кассеты . Скрамблазы энергонезависимы и транспортируют липиды в обоих направлениях. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Боковые и поперечные движения
[ редактировать ]У организмов клеточная мембрана состоит из фосфолипидного бислоя. В бислое молекула фосфолипида подвижна. Эти движения делятся на два типа: боковые движения и поперечные движения (также называемые флип-флоп). Первое — это латеральное движение, при котором фосфолипид движется горизонтально по одной и той же стороне мембраны. Боковое движение очень быстрое, со средней скоростью до 2 мм в секунду. [ 4 ] Поперечное движение – это перемещение молекулы фосфолипида с одной стороны мембраны на другую. Поперечное движение очень медленное и без помощи ферментов может происходить только один раз в месяц. [ 4 ] Причина в том, что полярные головные группы молекулы фосфолипида не могут легко пройти через гидрофобный центр бислоя, что ограничивает их диффузию в этом измерении.
Хотя трип-флоп медленный, это движение необходимо для продолжения нормальной функции роста и мобильности. [ 5 ] Возможность активного поддержания асимметричного распределения молекул в фосфолипидном бислое была предсказана в начале 1970-х годов Марком Бретшером . [ 6 ] Доказано, что асимметрия молекулы мембраны связана с широкими физиологическими последствиями липидной асимметрии: от определения формы клеток до критических сигнальных процессов, таких как свертывание крови и апоптоз. [ 7 ] Многие клетки сохраняют асимметричное распределение фосфолипидов между листочками цитоплазматических и экзоплазматических мембран. Утрата асимметрии, в частности появление анионного фосфолипида фосфатидилсерина на экзоплазматической поверхности, может служить ранним индикатором апоптоза. [ 8 ] и как сигнал к эффероцитозу . [ 9 ]
Различные классы переносчиков липидов
[ редактировать ]Липидные транспортеры транспортируют или переворачивают липиды через бислои. Существует три основных класса транспортеров липидов:
- Флиппаза P-типа
- ABC-флиппаза
- Скрамбласы
Флиппаза P-типа и флиппаза ABC представляют собой энергозависимый (АТФ) фермент, который может создавать липидную асимметрию и транспортировать специфические липиды. Скрамблазы представляют собой энергонезависимый фермент, способный рассеивать липидную асимметрию и обладающий широкой липидной специфичностью. [ 11 ] Флиппазы относятся к флиппазам Р-типа. [ 10 ] и он перемещает липиды из экзоплазмы в цитозольную поверхность. [ 11 ]
Структура и домены флипаз P4-типа
[ редактировать ]
Флиппаза P4-типа содержит большой трансмембранный сегмент и две основные субъединицы: каталитический домен, называемый альфа-субъединицей, и дополнительный домен, называемый бета-субъединицей. [ 5 ] Трансмембранные сегменты содержат 10 трансмембранных альфа-спиралей, и этот домен вместе с бета-субъединицей играет важную роль в стабильности, локализации и распознавании субстрата (липида) флипазы. [ 5 ] Альфа-субъединицы включают домены A, P и N, и каждый из них соответствует различной функции флипазы. А-домен представляет собой активаторный сегмент флипазы, который облегчает связывание фосфолипида посредством конформационного изменения комплекса, хотя он не связывает сам фосфолипид. P-домен отвечает за связывание фосфата, продукта гидролиза АТФ. Следующий домен — N-домен, задача которого — связываться с субстратом (АТФ). [ 5 ] Наконец, был идентифицирован С-концевой ауторегуляторный домен, функция которого различается у флипаз P4-типа дрожжей и млекопитающих. [ 12 ]
Механизм флипаз P4-типа
[ редактировать ]
Чтобы связать специфический липид на внешнем слое мембраны, флиппаза P4-типа должна быть фосфорилирована АТФ в ее P-домене. После гидролиза и фосфорилирования АТФ флипазы P4-типа претерпевают конформационные изменения с E1 на E2 (E1 и E2 обозначают разные конформации флипаз). [ 5 ] Дальнейшие конформационные изменения индуцируются связыванием фосфолипида, что приводит к конформации E2Pi.PL. [ 12 ] Флиппаза в ее конформации E2 затем может быть дефосфорилирована в ее P-домене, что позволяет липиду транспортироваться во внутренний слой мембраны, где он диффундирует от флипазы. Когда фосфолипид диссоциирует из комплекса, происходит конформационное изменение флипазы с Е2 обратно на Е1, подготавливая ее к следующему циклу транспортировки липидов. [ 5 ]
A-домен связывается с N-доменом после того, как этот домен высвобождает ADP. A-домен может связываться с N-доменом с помощью четырехаминокислотного мотива TGES, когда P-домен фосфорилируется. Высвобождение ADP из N-домена переводит комплекс из состояния E1P-ADP в состояние E2P, которое может быть дополнительно стабилизировано путем связывания C-концевого регуляторного домена. Связывание фосфолипида с первыми двумя трансмембранными сегментами вызывает конформационные изменения, которые поворачивают домен A наружу на 22 градуса, обеспечивая дефосфорилирование домена P. Дефосфорилирование Р-домена энергетически связано с перемещением полярной головки фосфолипида через листочки мембраны. [ 12 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Максфилд, Фредерик Р.; Менон, Анант К. (2016), «Внутримембранный и межмембранный транспорт липидов» , Биохимия липидов, липопротеинов и мембран , Elsevier, стр. 415–436, doi : 10.1016/b978-0-444-63438-2.00014-6 , ISBN 978-0-444-63438-2 , получено 4 июня 2024 г.
- ^ Грэм, Тодд Р. (20 июля 2021 г.). «Тур де флиппас» . АСМБМ сегодня . Проверено 4 июня 2024 г.
- ^ Андерсен, Йенс П.; Вестергаард, Анна Л.; Миккельсен, Стайн А.; Могенсен, Луиза С.; Чалат, Мадхаван; Молдей, Роберт С. (08 июля 2016 г.). «P4-АТФазы как фосфолипидфлипазы - структура, функции и загадки» . Границы в физиологии . 7 . дои : 10.3389/fphys.2016.00275 . ISSN 1664-042X . ПМЦ 4937031 . ПМИД 27458383 .
- ^ Jump up to: а б Пейс, Р.Дж.; Чан, Санни И. (15 апреля 1982 г.). «Молекулярные движения в липидных бислоях. III. Латеральная и поперечная диффузия в бислоях» . Журнал химической физики . 76 (8): 4241–4247. Бибкод : 1982ЖЧФ..76.4241П . дои : 10.1063/1.443501 . ISSN 0021-9606 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Нагата, Сигекадзу; Сакураги, Такахару; Сегава, Кацумори (февраль 2020 г.). «Флиппаза и скрамблаза для воздействия фосфатидилсерина» . Современное мнение в иммунологии . 62 : 31–38. дои : 10.1016/j.coi.2019.11.009 . ПМИД 31837595 .
- ^ Бретчер, Марк С. (март 1972 г.). «Асимметричная двухслойная структура липидов биологических мембран» . Новая биология природы . 236 (61): 11–12. дои : 10.1038/newbio236011a0 . ISSN 0090-0028 . ПМИД 4502419 .
- ^ Кларк, Р.Дж.; Хоссейн, КР; Цао, К. (октябрь 2020 г.). «Физиологическая роль поперечной липидной асимметрии мембран животных» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Биомембраны . 1862 (10): 183382. doi : 10.1016/j.bbamem.2020.183382 . ПМИД 32511979 .
- ^ Кастенья, Алессандра; Лаудербек, Кристофер М; Мохмад-Абдул, Хафиз; Баттерфилд, Д. Аллан (апрель 2004 г.). «Модуляция фосфолипидной асимметрии в синаптосомальных мембранах продуктами перекисного окисления липидов, 4-гидроксиноненалем и акролеином: последствия болезни Альцгеймера» . Исследования мозга . 1004 (1–2): 193–197. дои : 10.1016/j.brainres.2004.01.036 . ПМИД 15033435 .
- ^ Нагата, Сигекадзу; Сегава, Кацумори (февраль 2021 г.). «Ощущение и очистка апоптотических клеток» . Современное мнение в иммунологии . 68 : 1–8. дои : 10.1016/j.coi.2020.07.007 . ПМИД 32853880 .
- ^ Jump up to: а б Шаром, Фрэнсис Дж. (2011). «Переворачивание и переворачивание — липиды в движении» . ИУБМБ Жизнь . 63 (9): 736–746. дои : 10.1002/iub.515 . ПМИД 21793163 .
- ^ Jump up to: а б Хэнкинс, Ханна М.; Болдридж, Райан Д.; Сюй, Пэн; Грэм, Тодд Р. (январь 2015 г.). «Роль флипаз, скрамблаз и белков-переносчиков в субклеточном распределении фосфатидилсерина» . Трафик . 16 (1): 35–47. дои : 10.1111/tra.12233 . ISSN 1398-9219 . ПМЦ 4275391 . ПМИД 25284293 .
- ^ Jump up to: а б с Хираидзуми М., Ямашита К., Нисидзава Т., Нуреки О. (2019). «Крио-ЭМ-структуры захватывают транспортный цикл флипазы P4-АТФазы». Наука . 365 (6458): 1149–1155. Бибкод : 2019Sci...365.1149H . дои : 10.1126/science.aay3353 . ПМИД 31416931 .