ФОСФОЛІПАЗИ: БУДОВА, ФУНКЦІЇ, ТИПИ - БІОЛОГІЯ - 2025

У фосфоліпазу представляють собою ферменти , які каталізують гідроліз фосфоліпідів. Це найпоширеніші та найважливіші ліпіди в мембранах усіх клітинних організмів і мають як структурну, так і метаболічну та сигнальну функції. Фосфоліпіди - це хімічні молекули амфіпатичного характеру, тобто вони мають гідрофільний полярний кінець та гідрофобний аполярний кінець.

Полярний кінець утворений молекулами, пов'язаними з фосфатною групою молекули 3-фосфату діацилгліцерину. Аполярний кінець складається з двох аліфатичних ланцюгів, які етерифікуються з молекулою гліцерину через вуглеці в положеннях C-1 і C-2.

Представлення структури фосфоліпази A (Джерело: Cookie, через Wikimedia Commons)

Фосфоліпази діють шляхом гідролізу будь-якого з чотирьох ефірних зв’язків, які пов'язують аліфатичні ланцюги, фосфатну групу або групи "головки", які ідентифікують кожен тип фосфоліпідів.

Продукти його ферментативної дії відповідають лізофосфоліпідам, діацилгліцеринам або фосфатидної кислоти, які також можуть бути субстратами для інших ферментів фосфоліпази або ліпази в цілому.

Вони існують у більшості клітин як секретируемие білки, трансмембранні білки або як внутрішньоклітинні ферменти з множинними і різноманітними функціями, серед яких виділяється їхня участь у сигнальних каскадах.

Будова

Деякі фосфоліпази, такі як фосфоліпаза А, є одними з найменших описаних ферментів, мають вагу між 13 і 15 кДа, а інші, такі як фосфоліпази С і D, перевищують 100 кДа.

Залежно від типу фосфоліпази, що розглядається, це можуть бути розчинні білки або білки інтегральної мембрани, що значною мірою обумовлює характеристики їх амінокислотних послідовностей та їх структурну структуру.

Деякі з цих ферментів у своїй структурі мають специфічні ділянки для зв’язування двовалентних катіонів, таких як кальцій, які, схоже, грають важливу роль у їх каталітичній активності.

Багато з цих ферментів синтезуються як зимогени (неактивні попередники), які потребують протеолітичної дії інших ферментів для їх активації. Його діяльність регулюється багатьма клітинними факторами.

Особливості

Найбільш помітною функцією ферментів фосфоліпази є функція деградації мембранних фосфоліпідів для чисто структурних, метаболічних або внутрішньоклітинних цілей зв'язку.

На додаток до цих функцій деградації, ці ферменти можуть мати важливі дії в певних біосинтетичних процесах, оскільки вони виконують завдання "ремоделювання", коли вони діють в синергії з іншими білками ацилтрансферази, щоб змінити скелет жирної кислоти різних фосфоліпідів.

Серед описаних у фосфоліпазі біосинтетичних процесів, які були описані, є вироблення арахідонової кислоти та біосинтез простагландинів, простациклінів, тромбоксанів та інших.

Функції в сигналізації

Фосфоліпаза С бере участь у гідролізі фосфатиділіносітозолів, вивільняючи отримані з них молекули, які виконують важливі функції як другого месенджера у численних процесах внутрішньоклітинного зв'язку та сигналізації.

Типи

Існує два основні набори фосфоліпаз: ацилгідролази та фосфодіестерази. Класифікація всередині кожного набору ґрунтується на положенні гідролітичного розрізу, який вони виконують на різних ефірних зв’язках, що приєднуються до "шматочків" фосфоліпідів, на які вони діють.

Вони не є строго специфічними щодо типу фосфоліпідів (відповідно до ідентичності полярної групи або її вуглеводневих ланцюгів), а щодо положення зв’язків у кінці 3-фосфату гліцерину або 1,2-діацилгліцерину 3- фосфат.

Фосфоліпази А і В належать до групи ацилгідролаз, тоді як фосфоліпази С і D належать до фосфодіестераз.

Фосфоліпаза А

Ця група фосфоліпаз відповідає за гідроліз ацилових ефірів, які приєднуються до вуглецю в положеннях С-1 і С-2 молекули діацилгліцерину.

Фосфоліпази А1 відомі як ті, які гідролізують ефірні зв’язки між аліфатичною ланцюгом і вуглецем 1 і А2, які гідролізують ефірні зв’язки між аліфатичним ланцюгом і вуглецем 2 гліцерину.

Фосфоліпази А1 - це зазвичай внутрішньоклітинні білки, великі за розміром і, як правило, пов'язані з плазматичною мембраною. Фосфоліпази А2, з іншого боку, є стійкими позаклітинними білками, дуже малих розмірів і розчинними у воді.

Перші описані фосфоліпази були типом A2, які отримували з панкреатичних соків ссавців та отрути кобрських змій.

Фосфоліпаза В

Ферменти, що належать до цієї групи, можуть гідролізувати складні ефірні зв'язки між будь-якими з двох ланцюгів жирних кислот фосфоліпіду (у положеннях С-1 та С-2), а також можуть діяти на лізофосфоліпіди.

Вони були виявлені у багатьох видів мікробів, найпростіших та клітин ссавців і є частиною факторів вірулентності багатьох патогенних грибів.

Фосфоліпази C і D

Ферменти, що належать до цієї групи, відповідають за гідроліз фосфодіефірних зв'язків між молекулою гліцерину та фосфатною групою (фосфоліпаза С), що виробляють 1,2-діацилгліцерини, а також між фосфатною групою та приєднаною до неї полярною групою (Фосфоліпаза D ), продукуючи фосфатидні кислоти.

Фосфоліпазу С спочатку очищали з культурального середовища багатьох типів бактерій, але він виявляється у великій кількості різноманітних клітин ссавців.

Більшість цих ферментів діють переважно на фосфатидилхолін, але проявляють активність щодо інших фосфоліпідів, таких як фосфатиділінозитол.

Фосфоліпаза D широко вивчалася в тканинах рослин, таких як капуста, бавовна та кукурудзяні насіння тощо. Однак це було також виявлено у ссавців та деяких мікроорганізмів. Вони є великими ферментами, зазвичай більше 100 кДа в молекулярній масі.

Фосфоліпази L або гладкі фосфоліпази

Це ферменти, відповідальні за гідроліз жирних кислот, пов'язаних з лізофосфоліпідами (фосфоліпіди, на які, наприклад, діяла фосфоліпаза А, і які мають єдину зв'язану ланцюг жирних кислот).

Вони відомі як фосфоліпази L1 і фосфоліпази L2 залежно від атома вуглецю молекули гліцерину, на який вони діють.

Ці ферменти були очищені від багатьох мікроорганізмів, отрути деяких комах, еозинофільних клітин та багатьох різних тканин ссавців.

Список літератури

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Фосфоліпази: огляд. У J. Walker (Ed.), Ліпази та Фосфоліпази (2-е видання, стор. 438). Humana Press.
2. Денніс, Е.А. (1983). Фосфоліпази. В «Ензимах» Т. XVI (стор. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Естерази, ліпази та фосфоліпази: від структури до клінічної значимості. Бордо: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Біохімія. Берлінгтон, Массачусетс: Видавництво Ніла Паттерсона.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Фосфогліцериди та фосфоліпази. Ану. Преподобний Біохім. , 35, 157-194.