Fosfolipaza fosfoinozytydu C

Fosfolipaza C specyficzna dla fosfatydyloinozytolu
Identyfikatory
Phospholipase C-1.png
fosfolipazy Cδ-1
Symbol PI-PLC-X
Pfam PF00388
Klan Pfam CL0384
InterPro IPR000909
MĄDRY PLCXc
PROZYTA PDOC50007
SCOP2 1siłownia / ZAKRES / SUPFAM
Nadrodzina OPM 118
Białko OPM 1djx
CDD cd00137
Dostępne struktury białek:
Pfam   konstrukcje / ECOD  
WPB RCSB WPB ; PDBe ; WPBj
Suma WPB podsumowanie struktury
fosfolipaza fosfoinozytydu C
2zkm.jpg
1-fosfatydyloinozytolo-4,5-bisfosforan fosfodiesterazy beta-2 monomer, ludzkie
identyfikatory
nr WE 3.1.4.11
nr CAS 37213-51-7
Bazy danych
IntEnz Widok IntEnz
BRENDA Wpis BRENDY
ExPASy Widok NiceZyme
KEGG Wpis KEGG
MetaCyc szlak metaboliczny
PRYM profil
Struktury PDB RCSB PDB PDBe PDB suma
Ontologia genów AmiGO / QuickGO
Szukaj
PKW artykuły
PubMed artykuły
NCBI białka

Fosfolipaza fosfoinozytydu C ( PLC , EC 3.1.4.11, fosfodiesteraza trifosfoinozytolu, fosfoinozytydaza C, fosfodiesteraza 1-fosfatydyloinozytolu-4,5-bisfosforanu, fosfodiesteraza monofosfatydyloinozytolu, fosfolipaza fosfatydyloinozytolu C, PI-PLC, 1-fosfatydylo- D - myo -inozytol-4 ,5-bisfosforan inozytotrisfosfohydrolazy ; nazwa systematyczna 1-fosfatydylo-1 D - myo -inozytolo-4,5-bisfosforan inozytotrisfosfohydrolazy ) to rodzina eukariotycznych enzymów wewnątrzkomórkowych, które odgrywają ważną rolę w procesach transdukcji sygnału. Enzymy te należą do większej nadrodziny fosfolipazy C. Inne rodziny enzymów fosfolipazy C zidentyfikowano w bakteriach i trypanosomach . Fosfolipazy C to fosfodiesterazy .

Fosfolipazy C uczestniczą w metabolizmie 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2 ) i lipidowych szlakach sygnałowych w sposób zależny od wapnia. Obecnie rodzina składa się z sześciu podrodzin obejmujących łącznie 13 oddzielnych izoform , które różnią się sposobem aktywacji, poziomami ekspresji, regulacją katalityczną, lokalizacją komórkową, zachłannością wiązania błony komórkowej i rozmieszczeniem w tkankach. Wszystkie są zdolne do katalizowania hydrolizy PIP 2 do dwóch ważnych drugorzędnych cząsteczek przekaźnikowych, które następnie zmieniają odpowiedzi komórkowe, takie jak proliferacja , różnicowanie , apoptoza , przebudowa cytoszkieletu , przemieszczanie się pęcherzyków, przewodnictwo kanałów jonowych , funkcje hormonalne i przekaźnictwo nerwowe .

Reakcja i mechanizm katalityczny

Wszyscy członkowie rodziny są zdolni do katalizowania hydrolizy PIP2 , fosfatydyloinozytolu w wewnętrznej warstwie błony komórkowej , do dwóch przekaźników wtórnych, trifosforanu inozytolu (IP3 ) i diacyloglicerolu (DAG).

Reakcję chemiczną można wyrazić jako:


1-fosfatydylo-1 re - mio -inozytol 4,5-bisfosforan + H 2 O 1 re - mio -inozytol 1,4,5-trisfosforan + diacyloglicerol

PLC katalizują reakcję w dwóch kolejnych krokach. Pierwsza reakcja jest fosfotransferazy , który obejmuje wewnątrzcząsteczkowy atak między grupą hydroksylową w pozycji 2' pierścienia inozytolu i sąsiednią grupą fosforanową , w wyniku czego powstaje cykliczny związek pośredni IP3 . W tym momencie generowany jest DAG. Jednak w drugim fosfodiesterazy cykliczny związek pośredni jest utrzymywany w miejscu aktywnym wystarczająco długo, aby zostać zaatakowany przez cząsteczkę wody, co skutkuje końcowym acyklicznym IP 3 produkt. Należy wspomnieć, że bakteryjne formy enzymu, które zawierają tylko katalityczną lipazy , wytwarzają wyłącznie cykliczne związki pośrednie, podczas gdy izoformy ssaków wytwarzają głównie produkt acykliczny. Jednak możliwa jest zmiana warunków doświadczalnych (np. temperatury, pH) in vitro , tak że niektóre izoformy ssaków zmienią stopień, w jakim wytwarzają mieszaniny produktów cyklicznych/acyklicznych wraz z DAG. [ potrzebne źródło ] Ten proces katalityczny jest ściśle regulowany przez odwracalną fosforylację różnych fosfoinozytydy i ich powinowactwo do różnych białek regulatorowych.

Lokalizacja komórki

Fosfolipaza C fosfoinozytydu spełnia swoją funkcję katalityczną w błonie plazmatycznej , w której obecny jest substrat PIP 2 . W tym dokowaniu błony pośredniczą głównie domeny wiążące lipidy (np. domena PH i domena C2 ), które wykazują powinowactwo do różnych składników fosfolipidowych błony komórkowej. Należy zauważyć, że badania wykazały również, że oprócz błony plazmatycznej fosfolipaza C fosfoinozytydu występuje również w innych regionach subkomórkowych, takich jak cytoplazma i jądro komórki. Obecnie nie jest dokładnie jasne, jakie są ostateczne role tych enzymów w tych przedziałach komórkowych, zwłaszcza w jądrze.

Funkcjonować

Rozszczepienie PIP2 na IP3 i DAG

Fosfolipaza C wykonuje mechanizm katalityczny, wyczerpując PIP2 i wytwarzając trifosforan inozytolu (IP3 ) i diacyloglicerol (DAG).

Wyczerpanie PIP2 dezaktywuje liczne cząsteczki efektorowe w błonie plazmatycznej, w szczególności kanały zależne od PIP2 i transportery odpowiedzialne za ustawienie potencjału błonowego komórki.

Produkty hydrolizy modulują również aktywność dalszych białek ważnych dla sygnalizacji komórkowej. IP3 jest rozpuszczalny, dyfunduje przez cytoplazmę i oddziałuje z receptorami IP3 na retikulum endoplazmatycznym , powodując uwalnianie wapnia i podnosząc poziom wapnia wewnątrzkomórkowego .

Dalsza lektura: Funkcja wapnia u ludzi

DAG pozostaje w wewnętrznej warstwie błony komórkowej ze względu na swój hydrofobowy charakter, gdzie rekrutuje kinazę białkową C (PKC), która zostaje aktywowana w połączeniu z wiążącymi jonami wapnia. Powoduje to wiele odpowiedzi komórkowych poprzez stymulację białek wrażliwych na wapń, takich jak kalmodulina .

Dalsza lektura: Funkcja kinazy białkowej C

przez PI-PLC-Y
PDB 2fju EBI.jpg
rac1 związany z efektorową fosfolipazą c beta 2
Identyfikatory
Symbol PI-PLC-Y
Pfam PF00387
Klan Pfam CL0384
InterPro IPR001711
MĄDRY PLCYc
PROZYTA PDOC50007
SCOP2 1qas / ZAKRES / SUPFAM
Nadrodzina OPM 126
Białko OPM 2ptd
Dostępne struktury białek:
Pfam   konstrukcje / ECOD  
WPB RCSB WPB ; PDBe ; WPBj
Suma WPB podsumowanie struktury

Struktura domeny

Jeśli chodzi o organizację domen, wszyscy członkowie rodziny posiadają homologiczne domeny katalityczne X i Y w postaci zniekształconej beczki izomerazy fosforanowej triozy (TIM) z wysoce nieuporządkowanym, naładowanym i elastycznym interweniującym regionem łącznika. Podobnie, wszystkie izoformy posiadają cztery ręczne EF i pojedynczą domenę C2, która otacza rdzeń katalityczny X i Y. N-końcowa domena PH jest obecna w każdej rodzinie z wyjątkiem specyficznej dla plemników izoformy ζ.

SH2 (wiążące fosfotyrozynę) i SH3 (wiążące bogate w prolinę) znajdują się tylko w formie γ (szczególnie w regionie łącznika), a tylko forma ε zawiera zarówno czynnik wymiany nukleotydów guaniny (GEF), jak i RA ( asocjacja Ras ) domeny. Podrodzina β różni się od innych obecnością długiego C-końcowego przedłużenia bezpośrednio za domeną C2, które jest wymagane do aktywacji przez podjednostki G αq i które odgrywa rolę w wiązaniu błony komórkowej i lokalizacji jądrowej.

Izoenzymy i aktywacja

Rodzina fosfolipazy C składa się z 13 izoenzymów podzielonych na sześć podrodzin: PLC-δ (1,3 i 4), -β(1-4), -γ( 1,2 ), -ε, -ζ oraz niedawno odkryte -η(1,2) izoforma. W zależności od konkretnej podrodziny, o której mowa, aktywacja może być bardzo zmienna. Aktywacja przez białka G G αq lub G βγ (co czyni je częścią szlaku transdukcji sygnału receptora sprzężonego z białkiem G ) lub przez receptory transbłonowe z wewnętrzną lub powiązaną kinazą tyrozynową zgłoszono aktywność. Ponadto zaangażowani byli również członkowie nadrodziny Ras małych GTPaz (mianowicie podrodzin Ras i Rho). Należy również wspomnieć, że wszystkie formy fosfolipazy C wymagają wapnia do aktywacji, a wiele z nich posiada liczne miejsca kontaktu z wapniem w regionie katalitycznym. Jedyną izoformą, o której wiadomo, że jest nieaktywna przy podstawowych wewnątrzkomórkowych poziomach wapnia, jest podrodzina δ enzymów, co sugeruje, że działają one jako wzmacniacze wapnia, które zostają aktywowane w dół od innych członków rodziny PLC.

PLC-β

PLC-β(1-4) (120-155kDa) są aktywowane przez podjednostki G αq poprzez ich domenę C2 i długie przedłużenie C-końcowe. Wiadomo, że podjednostki Gβγ aktywują tylko izoenzymy β2 i β3; jednakże dzieje się to poprzez domenę PH i/lub poprzez interakcje z domeną katalityczną. Dokładny mechanizm nadal wymaga dalszych badań. Domena PH β2 i β3 odgrywa podwójną rolę, podobnie jak PLC-δ1, wiążąc się z błoną plazmatyczną, a także będąc miejscem interakcji aktywatora katalitycznego. Jednak PLC-β wiąże się z powierzchnią lipidów niezależnie od PIP 2 ze wszystkimi izozymami preferującymi fosfoinozytolo-3-fosforan lub błony obojętne.

Członkowie rodziny Rho GTPazy (np. Rac1, Rac2, Rac3 i cdc42 ) są zaangażowani w ich aktywację przez wiązanie się z alternatywnym miejscem na N-końcowej domenie PH, a następnie rekrutację do błony komórkowej . Struktura krystaliczna Rac1 związana z domeną PH PLCβ2 została rozwiązana. Podobnie jak PLC-δ1, stwierdzono, że wiele izoform PLC-β (w szczególności PLC-β1) zamieszkuje przedział jądrowy. Wydaje się, że region aminokwasu zasadowego w długim C-końcowym ogonie enzymu działa jako sygnał lokalizacji jądrowej do importu do jądra. Wydaje się, że PLC-β1 odgrywa nieokreśloną rolę w proliferacji i różnicowaniu komórek.

PLC-γ

PLC-γ (120-155kDa) jest aktywowany przez receptorowe i niereceptorowe kinazy tyrozynowe dzięki obecności dwóch domen SH2 i jednej SH3, znajdujących się pomiędzy rozszczepioną domeną PH w regionie łącznikowym. Chociaż ta konkretna izoforma nie zawiera klasycznych sekwencji eksportu lub lokalizacji jądrowej, została znaleziona w jądrze niektórych linii komórkowych. [ potrzebne źródło ] Istnieją dwie główne izoformy PLCγ wyrażane w ludzkich próbkach, PLC-γ1 i PLC-γ2.

PLC- γ2

PLC-γ2 odgrywa główną rolę w transdukcji sygnału BCR . Brak tego enzymu w próbkach z nokautem poważnie hamuje rozwój limfocytów B, ponieważ te same szlaki sygnałowe, które są niezbędne do aktywacji limfocytów B za pośrednictwem antygenu, są niezbędne do rozwoju limfocytów B z CLP .

W sygnalizacji komórek B kinaza PI 3 jest rekrutowana do BCR na wczesnym etapie szlaku transdukcji sygnału. PI-3K fosforyluje PIP 2 ( 4,5-bisfosforan fosfatydyloinozytolu ) do PIP 3 ( 3,4,5-trifosforan fosfatydyloinozytolu ). Wzrost stężenia PIP 3 rekrutuje PLC-γ2 do kompleksu BCR, który wiąże się z BLNK na rusztowaniu BCR i błonie PIP3 . PLC-γ2 jest następnie fosforylowany przez Syk w jednym miejscu i Btk na dwóch witrynach. PLC-γ2 następnie konkuruje z PI-3K o PIP 2 , który hydrolizuje do IP 3 (1,4,5-trifosforan inozytolu), co ostatecznie podnosi poziom wapnia międzykomórkowego i diacyloglicerolu (DAG), który aktywuje części rodziny PKC . Ponieważ PLC-γ2 konkuruje o PIP 2 z oryginalną cząsteczką sygnalizacyjną PI3K, służy jako mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego .

PLC-δ

Podrodzina PLC-δ składa się z trzech członków rodziny, δ1, 2 i 3. PLC-δ1 (85 kDa) jest najlepiej poznanym z nich. Enzym jest aktywowany przez wysoki poziom wapnia generowany przez innych członków rodziny PLC i dlatego działa jako wzmacniacz wapnia w komórce. Wiązanie jego substratu PIP 2 z N-końcową domeną PH jest wysoce specyficzny i działa w celu promowania aktywacji rdzenia katalitycznego. Ponadto ta specyficzność pomaga ściśle związać enzym z błoną plazmatyczną w celu uzyskania dostępu do substratu poprzez oddziaływania jonowe między grupami fosforanowymi PIP2 i naładowanymi resztami w domenie PH. Chociaż rdzeń katalityczny ma słabe powinowactwo do PIP2 , wykazano, że domena C2 pośredniczy również w wiązaniu fosfolipidów zależnym od wapnia. W tym modelu domeny PH i C2 działają wspólnie jako aparat „uwiązania i mocowania” niezbędny do procesowej katalizy przez enzym.

Izoforma 1 fosfolipazy C-delta. Niebieska płaszczyzna przedstawia granicę węglowodorową dwuwarstwy lipidowej

PLC-δ1 posiada również klasyczny bogaty w leucynę sygnał eksportu jądrowego (NES) w swoim motywie ręki EF , jak również sygnał lokalizacji jądrowej w swoim regionie łącznikowym. Połączenie tych dwóch elementów umożliwia PLC-δ1 aktywną translokację do iz jądra. Jednak jego funkcja w jądrze pozostaje niejasna.

Szeroko wyrażana izoforma PLC-δ1 jest najlepiej scharakteryzowanym członkiem rodziny fosfolipaz, ponieważ jako pierwsza miała dostępne do analizy struktury kryształów rentgenowskich o wysokiej rozdzielczości. Jeśli chodzi o architekturę domeny, wszystkie enzymy są zbudowane na wspólnym szkielecie PLC-δ, w którym każda rodzina wykazuje podobieństwa, jak również oczywiste różnice, które przyczyniają się do unikalnych właściwości regulacyjnych w komórce. Ponieważ jest to jedyna rodzina występująca w niższych organizmach eukariotycznych, takich jak drożdże i śluzowce , jest uważana za prototypową izoformę PLC. Inni członkowie rodziny najprawdopodobniej wyewoluowali z PLC-δ, gdy ich architektura domeny i mechanizm aktywacji zostały rozszerzone. Chociaż nie uzyskano pełnej struktury krystalicznej, krystalografia rentgenowska o wysokiej rozdzielczości dała strukturę molekularną N-końcowej domeny PH skompleksowanej z jej produktem IP3, jak również pozostałą część enzymu z usuniętą domeną PH. Struktury te dostarczyły naukowcom informacji niezbędnych do rozpoczęcia spekulacji na temat innych członków rodziny, takich jak PLCβ2.

Inne rodziny PLC

  • PLC-ε (230-260kDa) jest aktywowany przez GTPazy Ras i Rho .
  • PLC-ζ (75 kDa) odgrywa ważną rolę w zapłodnieniu kręgowców poprzez wytwarzanie wewnątrzkomórkowych oscylacji wapnia ważnych dla rozpoczęcia rozwoju embrionalnego. Jednak mechanizm aktywacji nadal pozostaje niejasny. Ta izoforma jest również zdolna do wchodzenia do wcześnie utworzonego przedjądrza po zapłodnieniu, co wydaje się zbiegać w czasie z zaprzestaniem mobilizacji wapnia. Podobnie jak PLC-δ1 i PLC-β, posiada jądrowe sekwencje eksportu i lokalizacji.
  • PLC-η jest zaangażowany w funkcjonowanie neuronów.

Białka ludzkie z tej rodziny

PLCB1 ; PLCB2 ; PLCB3 ; PLCB4 ; PLCD1 ; PLCD3 ; PLCD4 ; PLCE1 ; PLCG1 ; PLCG2 ; PLCH1; PLCH2; PLCL1; PLCL2; PLCZ1

Zobacz też

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phosphoinositide_phospholipase_C&oldid=1138973678 ”