Фосфоинозитидфосфолипаза C

фосфоинозитид-фосфолипаза C
фосфоинозитид-фосфолипаза C
	Мономер бета-2 1-фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатфосфодиэстеразы, человек
Идентификаторы
Номер ЕС.	3.1.4.11
Номер CAS.	37213-51-7
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
PMC
показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

показывать Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Фосфатидилинозит-специфическая фосфолипаза С
Фосфатидилинозит-специфическая фосфолипаза С
	Фосфолипаза Cδ-1
Идентификаторы
Символ	ПИ-ПЛК-Х
Пфам	PF00388
Пфам Клан	CL0384
ИнтерПро	IPR000909
УМНЫЙ	PLCXc
PROSITE	PDOC50007
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2	1 тренажерный зал / СКОПе / СУПФАМ
Суперсемейство OPM	118
белок OPM	1djx
CDD	cd00137
Pfam
показывать Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Фосфоинозитидфосфолипаза C ( PLC , EC 3.1.4.11, трифосфоинозитидфосфодиэстераза, фосфоинозитидаза C, 1-фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфатфосфодиэстераза, монофосфатидилинозитолфосфодиэстераза, фосфатидилинозитолфосфолипаза C, PI-PLC, D - мио - инозитол-4 ,5-бисфосфат-инозитолтрисфосфогидролаза ; систематическое название 1-фосфатидил- 1D - мио -инозитол-4,5-бисфосфат-инозитолтрисфосфогидролаза ) — семейство эукариотических внутриклеточных ферментов, играющих важную роль в процессах передачи сигнала. ^{[ 1 ]} Эти ферменты принадлежат к более крупному суперсемейству C. фосфолипазы Другие семейства ферментов фосфолипазы С были идентифицированы у бактерий и трипаносом . Фосфолипазы С относятся к фосфодиэстеразам .

Фосфолипаза Cs участвует в метаболизме фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP ₂ ) и липидных сигнальных путях кальций-зависимым образом. В настоящее время семейство состоит из шести подсемейств, включающих в общей сложности 13 отдельных изоформ , которые различаются по способу активации, уровням экспрессии, каталитической регуляции, клеточной локализации, авидности связывания с мембраной и распределению в тканях. Все они способны катализировать гидролиз PIP ₂ на две важные молекулы -вторичные мессенджеры , которые в дальнейшем изменяют клеточные реакции, такие как пролиферация , дифференцировка , апоптоз , ремоделирование цитоскелета , везикулярный транспорт, ионных каналов проводимость , эндокринная функция и нейротрансмиссия .

Реакция и каталитический механизм

Все члены семейства способны катализировать гидролиз PIP ₂ , фосфатидилинозитола во внутреннем листке плазматической мембраны , в два вторичных мессенджера, инозитолтрифосфат (IP ₃ ) и диацилглицерин (DAG).

можно Химическую реакцию выразить так:

1-фосфатидил-1 D - мио -инозитол 4,5-бисфосфат + H ₂ O

\rightleftharpoons

1 D - мио -инозитол-1,4,5-трифосфат + диацилглицерин

ПЛК катализируют реакцию в две последовательные стадии. Первая реакция представляет собой стадию фосфотрансферазы , которая включает внутримолекулярную атаку между гидроксильной группой в 2'-положении инозитольного кольца и соседней фосфатной группой, что приводит к образованию циклического промежуточного соединения IP ₃ . На этом этапе создается DAG. Однако на втором этапе фосфодиэстеразы циклическое промежуточное соединение удерживается в активном центре достаточно долго, чтобы подвергнуться атаке молекулы воды, что приводит к образованию конечного ациклического _{IP 3} продукта . Следует отметить, что бактериальные формы фермента, содержащие только каталитический домен липазы , продуцируют исключительно циклические интермедиаты, тогда как изоформы млекопитающих генерируют преимущественно ациклический продукт. Однако можно изменить экспериментальные условия (например, температуру, pH) in vitro так, что некоторые изоформы млекопитающих изменят степень, в которой они производят смеси циклических/ациклических продуктов вместе с DAG. ^{[ нужна ссылка ]} Этот каталитический процесс жестко регулируется обратимым фосфорилированием различных фосфоинозитидов и их сродством к различным регуляторным белкам. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Местоположение ячейки

Фосфоинозитидфосфолипаза C выполняет свою каталитическую функцию на плазматической мембране субстрат PIP ₂ , где присутствует . Эта стыковка мембран опосредуется главным образом липидсвязывающими доменами (например, доменом PH и доменом C2 ), которые проявляют сродство к различным фосфолипидным компонентам плазматической мембраны. Важно отметить, что исследования также показали, что, помимо плазматической мембраны, фосфоинозитидфосфолипаза C также существует в других субклеточных областях, таких как цитоплазма и ядро клетки. В настоящее время неясно, какова именно роль этих ферментов в этих клеточных компартментах, особенно в ядре.

Функция

Фосфолипаза C выполняет каталитический механизм, истощая PIP2 и генерируя инозитолтрифосфат (IP ₃ ) и диацилглицерин (DAG).

Истощение PIP2 инактивирует многочисленные эффекторные молекулы в плазматической мембране, в первую очередь PIP2-зависимые каналы и транспортеры, ответственные за настройку мембранного потенциала клетки. ^{[ 5 ]}

Гидролитические продукты также модулируют активность последующих белков, важных для клеточной передачи сигналов. IP3 растворим, диффундирует через цитоплазму и взаимодействует с рецепторами IP3 на эндоплазматическом ретикулуме , вызывая высвобождение кальция и повышая уровень внутриклеточного кальция .

Дополнительная литература: Функция кальция в организме человека.

DAG остается внутри внутреннего листка плазматической мембраны из-за своего гидрофобного характера, где он рекрутирует протеинкиназу C (PKC), которая активируется в сочетании со связыванием ионов кальция. Это приводит к множеству клеточных реакций посредством стимуляции чувствительных к кальцию белков, таких как кальмодулин .

Дополнительная информация: Функция протеинкиназы C.

ПИ-ПЛК-Y

активированный rac1 связан со своей эффекторной фосфолипазой c бета 2

Идентификаторы

Символ

ПИ-ПЛК-Y

Пфам Клан

1qas / SCOPe / СУПФАМ

Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

Доменная структура

С точки зрения организации доменов, все члены семейства обладают гомологичными каталитическими доменами X и Y в форме искаженного ствола триозофосфатизомеразы (TIM) с сильно неупорядоченной, заряженной и гибкой промежуточной линкерной областью. Аналогично, все изоформы обладают четырьмя EF- доменами и одним доменом C2, которые фланкируют каталитическое ядро X и Y. N-концевой домен PH присутствует в каждой семье, за исключением специфичной для сперматозоидов ζ-изоформы.

Домены SH2 (фосфотирозин-связывающий) и SH3 (богатый пролином) домены обнаруживаются только в γ-форме (в частности, в линкерной области), и только ε-форма содержит как фактор обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), так и RA ( ассоциирующий Ras ). домены. Подсемейство β отличается от других наличием длинного C-концевого расширения непосредственно ниже домена C2, которое необходимо для активации субъединицами G _αq и которое играет роль в связывании с плазматической мембраной и ядерной локализации.

Изоферменты и активация

Семейство фосфолипазы C состоит из 13 изоферментов, разделенных на шесть подсемейств: PLC-δ (1,3 и 4), -β(1-4), -γ( 1,2 ), -ε, -ζ и недавно обнаруженный -η(1,2) изоформа. В зависимости от конкретного рассматриваемого подсемейства активация может сильно различаться. ( делает _частью его _{активации субъединицами G-белка Gαq или Gβγ} что пути рецептора, связанного с G-белком передачи сигнала ) или трансмембранными рецепторами с внутренней или связанной с ней тирозинкиназной Сообщалось об активностью. Кроме того, также были вовлечены члены суперсемейства малых GTPases Ras (а именно подсемейства Ras и Rho). Следует также отметить, что всем формам фосфолипазы C для активации требуется кальций, многие из них обладают несколькими сайтами контакта с кальцием в каталитической области. Единственная изоформа, которая, как известно, неактивна при базальных внутриклеточных уровнях кальция, - это подсемейство ферментов δ, что позволяет предположить, что они действуют как усилители кальция, которые активируются ниже других членов семейства PLC.

ПЛК-β

PLC-β(1-4) (120-155 кДа) активируются субъединицами Gαq _через их домен C2 и длинное C-концевое удлинение. Известно, что субъединицы Gβγ активируют только изоферменты β2 и β3; однако это происходит за счет домена PH и/или за счет взаимодействия с каталитическим доменом. Точный механизм все еще требует дальнейшего изучения. Домен PH β2 и β3 играет двойную роль, во многом подобно PLC-δ1, связываясь с плазматической мембраной, а также являясь местом взаимодействия каталитического активатора. Однако PLC-β связывается с липидной поверхностью независимо от PIP _2, причем все изоферменты предпочитают фосфоинозитол-3-фосфат или нейтральные мембраны.

Члены семейства Rho GTPase (например, Rac1, Rac2, Rac3 и cdc42 ) участвуют в их активации путем связывания с альтернативным сайтом на N-концевом домене PH с последующим рекрутированием на плазматическую мембрану . Кристаллическая структура Rac1, связанного с доменом PH PLCβ2, была решена. Было обнаружено, что, как и PLC-δ1, многие изоформы PLC-β (в частности, PLC-β1) обитают в ядерном компартменте. Область основной аминокислоты в длинном С-концевом хвосте фермента, по-видимому, действует как сигнал ядерной локализации для импорта в ядро. PLC-β1, по-видимому, играет неустановленную роль в клеточной пролиферации и дифференцировке.

ПЛК-γ

PLC-γ (120–155 кДа) активируется рецепторными и нерецепторными тирозинкиназами благодаря наличию двух доменов SH2 и одного домена SH3, расположенных между расщепленным доменом PH в линкерной области. Хотя эта конкретная изоформа не содержит классических последовательностей ядерного экспорта или локализации, она была обнаружена в ядре некоторых клеточных линий. ^{[ нужна ссылка ]} Существуют две основные изоформы PLCγ, экспрессируемые в образцах человека: PLC-γ1 и PLC-γ2. ^{[ 6 ]}

ПЛК- γ2

PLC-γ2 играет важную роль в BCR передаче сигнала . Отсутствие этого фермента в образцах с нокаутом серьезно ингибирует развитие В-клеток, поскольку для развития В-клеток из CLP необходимы те же сигнальные пути, которые необходимы для антиген-опосредованной активации В-клеток . ^{[ 6 ]}

При передаче сигналов В-клеток PI-3-киназа рекрутируется в BCR на ранних стадиях пути передачи сигнала. PI-3K фосфорилирует PIP ₂ ( фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат ) в PIP ₃ ( фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат ). Увеличение концентрации PIP ₃ привлекает PLC-γ2 к комплексу BCR, который связывается с BLNK на каркасе BCR и мембране PIP ₃ . PLC-γ2 затем фосфорилируется Syk в одном сайте и Btk в двух сайтах. Затем PLC-γ2 конкурирует с PI-3K за PIP ₂ , который он гидролизует до IP ₃ (инозитол-1,4,5-трифосфат), который в конечном итоге повышает уровень межклеточного кальция, и диацилглицерина (DAG), который активирует части семейства PKC . Поскольку PLC-γ2 конкурирует за PIP ₂ с исходной сигнальной молекулой PI3K, это служит механизмом отрицательной обратной связи . ^{[ 6 ]}

ПЛК-δ

Подсемейство PLC-δ состоит из трех членов семейства: δ1, 2 и 3. PLC-δ1 (85 кДа) является наиболее изученным из трех. Фермент активируется высокими уровнями кальция, генерируемыми другими членами семейства PLC, и поэтому действует как усилитель кальция внутри клетки. Связывание его субстрата PIP ₂ с N-концевым доменом PH является высокоспецифичным и способствует активации каталитического ядра. Кроме того, эта специфичность помогает прочно привязать фермент к плазматической мембране, чтобы получить доступ к субстрату посредством ионных взаимодействий между фосфатными группами PIP2 и заряженными остатками в домене PH. Хотя каталитическое ядро действительно обладает слабым сродством к PIP ₂ , было показано, что домен C2 также опосредует кальций-зависимое связывание фосфолипидов. В этой модели домены PH и C2 действуют совместно как аппарат «привязывания и фиксации», необходимый для процессивного катализа ферментом.

PLC-δ1 также обладает классическим лейцином, (NES), богатым сигналом ядерного экспорта в мотиве руки EF , а также сигналом ядерной локализации в его линкерной области. Сочетание этих двух элементов позволяет PLC-δ1 активно перемещаться в ядро и из него. Однако его функция в ядре остается неясной.

Широко экспрессируемая изоформа PLC-δ1 является наиболее изученным членом семейства фосфолипаз, поскольку она была первой, у которой были доступны для анализа рентгеновские кристаллические структуры с высоким разрешением. С точки зрения доменной архитектуры все ферменты построены на общей основе PLC-δ, в которой каждое семейство демонстрирует сходство, а также очевидные различия, которые способствуют уникальным регуляторным свойствам внутри клетки. Поскольку это единственное семейство, экспрессируемое у низших эукариотических организмов, таких как дрожжи и слизевики , оно считается прототипной изоформой PLC. Остальные члены семейства, скорее всего, произошли от PLC-δ, поскольку их доменная архитектура и механизм активации были расширены. Хотя полная кристаллическая структура не была получена, рентгеновская кристаллография высокого разрешения дала молекулярную структуру N-концевого домена PH, образующего комплекс с его продуктом IP3, а также остальную часть фермента с удаленным доменом PH. Эти структуры предоставили исследователям необходимую информацию, чтобы начать размышлять о других членах семейства, таких как PLCβ2.

Другие семейства ПЛК

PLC-ε (230–260 кДа) активируется ГТФазами Ras и Rho .
PLC-ζ Считается, что (75 кДа) играет важную роль в оплодотворении позвоночных , вызывая внутриклеточные колебания кальция, важные для начала эмбрионального развития. Однако механизм активации до сих пор остается неясным. Эта изоформа также способна проникать в рано сформировавшийся пронуклеус после оплодотворения, что, по-видимому, совпадает с прекращением мобилизации кальция. Он, как и PLC-δ1 и PLC-β, обладает последовательностями ядерного экспорта и локализации.
PLC-η участвует в функционировании нейронов.

Белки человека этого семейства

ПЛКБ1 ; ПЛКБ2 ; ПЛКБ3 ; ПЛКБ4 ; ПЛКД1 ; ПЛКД3 ; ПЛКД4 ; ПЛЦЕ1 ; ПЛКГ1 ; ПЛКГ2 ; ПЛЧ1 ; ПЛЧ2 ; ПЛКЛ1 ; ПЛКЛ2 ; ПЛЦЗ1

См. также

Альфа-токсин Clostridium perfringens
Липидная сигнализация
Домен PH , обнаруженный в некоторых фосфолипазах C.
фосфолипаза
Цинк-зависимая фосфолипаза C , другое семейство фосфолипазы C.

Ссылки

^ Мелдрам Э., Паркер П.Дж., Кароцци А. (1991). «Суперсемейство PtdIns-PLC и передача сигналов». Биохим. Биофиз. Акта . 1092 (1): 49–71. дои : 10.1016/0167-4889(91)90177-Y . ПМИД 1849017 .
^ Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Множественные формы изоферментов фосфолипазы C и механизмы их активации». Адв. Второй мессенджер фосфопротеина Res . 26 : 35–61. ПМИД 1419362 .
^ Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Регуляция изоферментов фосфолипазы С, специфичных для инозитол-фосфолипида» . Ж. Биол. Хим . 267 (18): 12393–12396. дои : 10.1016/S0021-9258(18)42284-3 . ПМИД 1319994 .
^ Штернвайс П.С., Смрчка А.В. (1992). «Регуляция фосфолипазы C G-белками». Тенденции биохимии. Наука . 17 (12): 502–506. дои : 10.1016/0968-0004(92)90340-F . ПМИД 1335185 .
^ Хансен, С.Б. (май 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620–8. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.01.011 . ПМК 4540326 . ПМИД 25633344 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ДеФранко, Энтони (2008). «Глава 8: Механизмы передачи сигналов B-лимфоцитов и их активация». У Пола, Уильяма (ред.). Фундаментальная иммунология (книга) (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. стр. 270–288. ISBN 978-0-7817-6519-0 .

Даунс КП, Мичелл Р.Х. (1981). «Полифосфоинозитидфосфодиэстераза мембран эритроцитов» . Биохим. Дж . 198 (1): 133–40. дои : 10.1042/bj1980133 . ПМЦ 1163219 . ПМИД 6275838 .
Томпсон В; Доусон РМЦ (1964). «Трифосфоинозитидфосфодиэстераза ткани головного мозга» . Биохим. Дж . 91 (2): 237–243. дои : 10.1042/bj0910237 . ПМК 1202878 . ПМИД 4284484 .
Ри С.Г., Бэ Ю.С. (1997). «Регуляция фосфоинозитид-специфических изоферментов фосфолипазы C» . Ж. Биол. Хим . 272 (24): 15045–8. дои : 10.1074/jbc.272.24.15045 . ПМИД 9182519 .
Фосфолипаза + C в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[PUB00000624-1] Мелдрам Э., Паркер П.Дж., Кароцци А. (1991). «Суперсемейство PtdIns-PLC и передача сигналов». Биохим. Биофиз. Акта . 1092 (1): 49–71. дои : 10.1016/0167-4889(91)90177-Y . ПМИД 1849017 .

[PUB00000014-2] Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Множественные формы изоферментов фосфолипазы C и механизмы их активации». Адв. Второй мессенджер фосфопротеина Res . 26 : 35–61. ПМИД 1419362 .

[PUB00002715-3] Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Регуляция изоферментов фосфолипазы С, специфичных для инозитол-фосфолипида» . Ж. Биол. Хим . 267 (18): 12393–12396. дои : 10.1016/S0021-9258(18)42284-3 . ПМИД 1319994 .

[PUB00005394-4] Штернвайс П.С., Смрчка А.В. (1992). «Регуляция фосфолипазы C G-белками». Тенденции биохимии. Наука . 17 (12): 502–506. дои : 10.1016/0968-0004(92)90340-F . ПМИД 1335185 .

[5] Хансен, С.Б. (май 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1851 (5): 620–8. дои : 10.1016/j.bbalip.2015.01.011 . ПМК 4540326 . ПМИД 25633344 .

[Paul0808-6] Jump up to: ^а ^б ^с ДеФранко, Энтони (2008). «Глава 8: Механизмы передачи сигналов B-лимфоцитов и их активация». У Пола, Уильяма (ред.). Фундаментальная иммунология (книга) (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. стр. 270–288. ISBN 978-0-7817-6519-0 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)