FOSFOLIPÁZY: ŠTRUKTÚRA, FUNKCIE, TYPY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto fosfolipasy sú enzýmy, ktoré katalyzujú hydrolýzu fosfolipidov. Sú to najhojnejšie a najdôležitejšie lipidy v membránach všetkých bunkových organizmov a majú štrukturálne, metabolické a signalizačné funkcie. Fosfolipidy sú chemické molekuly amfipatickej povahy, to znamená, že majú hydrofilný polárny koniec a hydrofóbny nepolárny koniec.

Polárny koniec je tvorený molekulami spojenými s fosfátovou skupinou molekuly diacylglycerolu 3-fosfátu. Nepolárny koniec je tvorený dvoma alifatickými reťazcami, ktoré sú esterifikované na molekulu glycerolu prostredníctvom atómov uhlíka v polohách C-1 a C-2.

Znázornenie štruktúry fosfolipázy A (Zdroj: Cookie, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Fosfolipázy pôsobia hydrolýzou ktorejkoľvek zo štyroch esterových väzieb, ktoré spájajú alifatické reťazce, fosfátovú skupinu alebo „hlavovú“ ​​skupinu, ktorá identifikuje každý typ fosfolipidu.

Produkty ich enzymatického pôsobenia zodpovedajú lyzofosfolipidom, diacylglycerolom alebo fosfatidovým kyselinám, ktoré môžu byť všeobecne substrátmi pre iné fosfolipázové alebo lipázové enzýmy.

Existujú vo väčšine buniek ako sekretované proteíny, transmembránové proteíny alebo ako intracelulárne enzýmy s mnohými a rozmanitými funkciami, medzi ktorými vyniká ich účasť na signalizačných kaskádach.

štruktúra

Niektoré fosfolipázy, ako napríklad fosfolipázy A, patria medzi najmenšie opísané enzýmy s hmotnosťou medzi 13 a 15 kDa, zatiaľ čo iné, ako napríklad fosfolipázy C a D, presahujú 100 kDa.

V závislosti od typu zvažovanej fosfolipázy to môžu byť rozpustné proteíny alebo integrálne membránové proteíny, ktoré do značnej miery podmieňujú vlastnosti ich aminokyselinových sekvencií a ich štruktúrne usporiadanie.

Niektoré z týchto enzýmov majú vo svojej štruktúre špecifické miesta pre väzbu dvojmocných katiónov, ako je vápnik, ktoré sa javia, že majú dôležitú úlohu v ich katalytickej aktivite.

Mnoho z týchto enzýmov sa syntetizuje ako zymogény (neaktívne prekurzory), ktoré na svoju aktiváciu vyžadujú proteolytické pôsobenie iných enzýmov. Jeho aktivita je regulovaná mnohými bunkovými faktormi.

Vlastnosti

Najvýznamnejšou funkciou fosfolipázových enzýmov je degradácia membránových fosfolipidov, či už na čisto štrukturálne, metabolické alebo intracelulárne účely.

Okrem týchto degradačných funkcií môžu mať tieto enzýmy dôležité účinky v určitých biosyntetických procesoch, pretože vykonávajú „remodeláciu“, keď pôsobia v synergii s inými proteínmi acyltransferázy, aby zmenili kostru mastných kyselín rôznych fosfolipidov.

Medzi opísané biosyntetické procesy závislé od fosfolipázy patrí výroba arachidónovej kyseliny a biosyntéza prostaglandínov, prostacyklínov, tromboxánov a ďalších.

Funkcie signalizácie

Fosfolipáza C sa podieľa na hydrolýze fosfatidylinozitolov a uvoľňuje z nich odvodené molekuly, ktoré majú dôležité funkcie ako druhé posly v mnohých vnútrobunkových komunikačných a signalizačných procesoch.

druhy

Existujú dve hlavné sady fosfolipáz: acylhydrolázy a fosfodiesterázy. Klasifikácia v rámci každej sady je založená na pozícii hydrolytického rezu, ktorý vykonávajú na rôznych esterových väzbách, ktoré sa spájajú s „kúskami“ fosfolipidov, na ktoré pôsobia.

Nie sú striktne špecifické s ohľadom na typ fosfolipidu (podľa identity polárnej skupiny alebo jej uhľovodíkových reťazcov), ale skôr s ohľadom na polohu väzieb v hlavnom reťazci glycerol 3-fosfátu alebo 1,2-diacyl glycerolu 3 fosfát.

Fosfolipázy A a B patria do skupiny acylhydroláz, zatiaľ čo fosfolipázy C a D patria k fosfodiesterázam.

Fosfolipáza A

Táto skupina fosfolipáz je zodpovedná za hydrolýzu acylesterov, ktoré sú naviazané na uhlíky v polohách C-1 a C-2 molekuly diacylglycerolu.

Fosfolipázy A1 sú známe ako tie, ktoré hydrolyzujú esterové väzby medzi alifatickým reťazcom a uhlíkom 1 a A2, ktoré hydrolyzujú esterové väzby medzi alifatickým reťazcom a uhlíkom 2 glycerolu.

Fosfolipázy A1 sú vo všeobecnosti intracelulárne proteíny, ktoré majú veľkú veľkosť a sú obvykle asociované s plazmatickou membránou. Na druhej strane fosfolipázy A2 sú stabilné extracelulárne proteíny, veľmi malej veľkosti a rozpustné vo vode.

Prvými opísanými fosfolipázami boli fosfolipázy typu A2, ktoré sa získali z pankreatických štiav cicavcov a jedu hadov kobra.

Fosfolipáza B

Enzýmy patriace do tejto skupiny môžu hydrolyzovať esterové väzby medzi ktorýmkoľvek z dvoch reťazcov mastných kyselín fosfolipidu (v polohách C-1 a C-2) a môžu tiež pôsobiť na lyzofosfolipidy.

Boli nájdené v mnohých druhoch mikróbov, prvokov a cicavčích buniek a sú súčasťou virulenčných faktorov mnohých patogénnych húb.

Fosfolipázy C a D

Enzýmy patriace do tejto skupiny sú zodpovedné za hydrolýzu fosfodiesterových väzieb medzi molekulou glycerolu a fosfátovou skupinou (fosfolipáza C) produkujúcou 1,2-diacylglyceroly a medzi fosfátovou skupinou a polárnou skupinou k nej pripojenou (fosfolipáza D) ), produkujúce kyseliny fosfatidové.

Fosfolipáza C bola najprv purifikovaná z kultivačného média mnohých typov baktérií, ale nachádza sa v širokej škále cicavčích buniek.

Väčšina z týchto enzýmov pôsobí prednostne na fosfatidylcholín, ale vykazuje aktivitu proti iným fosfolipidom, ako je fosfatidylinozitol.

Fosfolipáza D bola široko študovaná v rastlinných tkanivách, ako sú kapusta, bavlna a semená kukurice atď. Zistila sa však aj u cicavcov a niektorých mikroorganizmov. Sú to veľké enzýmy, zvyčajne s molekulovou hmotnosťou viac ako 100 kDa.

Fosfolipázy L alebo hladké fosfolipázy

Sú to enzýmy zodpovedné za hydrolýzu mastných kyselín spojených s lyzofosfolipidmi (napríklad fosfolipidy, na ktoré fosfolipáza A pôsobila a ktoré majú jeden viazaný reťazec mastných kyselín).

Sú známe ako fosfolipázy L1 a fosfolipázy L2 v závislosti od atómu uhlíka molekuly glycerolu, na ktorý pôsobia.

Tieto enzýmy boli purifikované z mnohých mikroorganizmov, jedu niektorých druhov hmyzu, eozinofilných buniek a mnohých rôznych tkanív cicavcov.

Referencie

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipázy: Prehľad. V J. Walker (ed.), Lipases and Phospholipases (2nd ed., P. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Fosfolipázy. In The Enzymes Vol. XVI (s. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esterázy, lipázy a fosfolipázy: od štruktúry po klinický význam. Bordeaux: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Biochémie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfoglyceridy a fosfolipázy. Annu. Biochem. 35, 157 - 194.