ФОСФОЛИПАЗЫ: СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ, ВИДЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В фосфолипазах представляют собой ферменты , которые катализируют гидролиз фосфолипидов. Это самые распространенные и важные липиды в мембранах всех клеточных организмов, которые выполняют как структурные, так и метаболические и сигнальные функции. Фосфолипиды - это химические молекулы амфипатической природы, то есть они имеют гидрофильный полярный конец и гидрофобный аполярный конец.

Полярный конец образован молекулами, связанными с фосфатной группой молекулы диацилглицерин-3-фосфата. Неполярный конец состоит из двух алифатических цепей, которые этерифицируются с молекулой глицерина через атомы углерода в положениях C-1 и C-2.

Представление структуры фосфолипазы A (Источник: Cookie, через Wikimedia Commons)

Фосфолипазы работают путем гидролиза любой из четырех сложноэфирных связей, которые связывают алифатические цепи, фосфатную группу или «головные» группы, которые идентифицируют каждый тип фосфолипидов.

Продукты его ферментативного действия соответствуют лизофосфолипидам, диацилглицеринам или фосфатидным кислотам, которые также могут быть субстратами для других ферментов фосфолипазы или липазы в целом.

Они существуют в большинстве клеток в виде секретируемых белков, трансмембранных белков или внутриклеточных ферментов с множеством разнообразных функций, среди которых выделяется их участие в сигнальных каскадах.

Структура

Некоторые фосфолипазы, такие как фосфолипазы A, относятся к наименьшим из описанных ферментов с массой от 13 до 15 кДа, в то время как другие, такие как фосфолипазы C и D, превышают 100 кДа.

В зависимости от типа рассматриваемой фосфолипазы, это могут быть растворимые белки или интегральные мембранные белки, что в значительной степени определяет характеристики их аминокислотных последовательностей и их структурное расположение.

Некоторые из этих ферментов имеют в своей структуре специфические участки для связывания двухвалентных катионов, таких как кальций, которые, по-видимому, играют важную роль в их каталитической активности.

Многие из этих ферментов синтезируются в виде зимогенов (неактивных предшественников), для активации которых требуется протеолитическое действие других ферментов. Его активность регулируется многими клеточными факторами.

Характеристики

Наиболее важной функцией ферментов фосфолипазы является деградация мембранных фосфолипидов либо в целях чисто структурной, метаболической или внутриклеточной коммуникации.

Помимо этих функций деградации, эти ферменты могут иметь важные действия в определенных процессах биосинтеза, поскольку они выполняют задачи «ремоделирования», когда действуют в синергии с другими белками ацилтрансфераз, изменяя скелет жирных кислот различных фосфолипидов.

Среди описанных процессов биосинтеза, зависящих от фосфолипазы, - производство арахидоновой кислоты и биосинтез простагландинов, простациклинов, тромбоксанов и других.

Функции в сигнализации

Фосфолипаза C участвует в гидролизе фосфатидилинозитолов, высвобождая полученные из них молекулы, которые выполняют важные функции в качестве вторичных посредников в многочисленных внутриклеточных процессах коммуникации и передачи сигналов.

Типы

Существует два основных набора фосфолипаз: ацилгидролазы и фосфодиэстеразы. Классификация в каждом наборе основана на положении гидролитической фракции, которую они выполняют по различным сложноэфирным связям, которые соединяют «кусочки» фосфолипидов, на которые они действуют.

Они не являются строго конкретными в отношении типа фосфолипида (в соответствии с идентичностью полярной группы или ее углеводородных цепей), а скорее в отношении положения связей в основной цепи глицерин-3-фосфата или 1,2-диацилглицерина 3- фосфат.

Фосфолипазы A и B относятся к группе ацилгидролаз, а фосфолипазы C и D относятся к фосфодиэстеразам.

Фосфолипаза А

Эта группа фосфолипаз отвечает за гидролиз ациловых сложных эфиров, которые присоединены к атомам углерода в положениях С-1 и С-2 молекулы диацилглицерина.

Фосфолипазы A1 известны как те, которые гидролизуют сложноэфирные связи между алифатической цепью и углеродом 1 и A2, которые гидролизуют сложноэфирные связи между алифатической цепью и углеродом 2 глицерина.

Фосфолипазы А1 обычно представляют собой внутриклеточные белки большого размера, обычно связанные с плазматической мембраной. С другой стороны, фосфолипазы А2 представляют собой стабильные внеклеточные белки очень маленького размера, растворимые в воде.

Первыми описанными фосфолипазами были фосфолипазы типа А2, которые были получены из сока поджелудочной железы млекопитающих и яда змей кобры.

Фосфолипаза B

Ферменты, принадлежащие к этой группе, могут гидролизовать сложноэфирные связи между любой из двух цепей жирных кислот фосфолипида (в положениях C-1 и C-2), а также могут действовать на лизофосфолипиды.

Они были обнаружены у многих видов микробов, простейших и клеток млекопитающих и являются частью факторов вирулентности многих патогенных грибов.

Фосфолипазы C и D

Ферменты, принадлежащие к этой группе, ответственны за гидролиз фосфодиэфирных связей между молекулой глицерина и фосфатной группой (фосфолипаза C), производящей 1,2-диацилглицерины, а также между фосфатной группой и присоединенной к ней полярной группой (фосфолипаза D ), продуцирующие фосфатидные кислоты.

Фосфолипаза C была впервые очищена из культуральной среды многих типов бактерий, но она обнаружена в самых разных клетках млекопитающих.

Большинство этих ферментов действуют преимущественно на фосфатидилхолин, но проявляют активность против других фосфолипидов, таких как фосфатидилинозитол.

Фосфолипаза D широко изучалась в тканях растений, таких как капуста, семена хлопка, кукурузы и т. Д. Однако он также был обнаружен у млекопитающих и некоторых микроорганизмов. Это большие ферменты, обычно с молекулярной массой более 100 кДа.

Фосфолипазы L или гладкие фосфолипазы

Это ферменты, ответственные за гидролиз жирных кислот, связанных с лизофосфолипидами (например, фосфолипиды, на которые действует фосфолипаза А и которые имеют односвязную цепь жирных кислот).

Они известны как фосфолипазы L1 и фосфолипазы L2 в зависимости от атома углерода молекулы глицерина, на которую они действуют.

Эти ферменты были очищены от многих микроорганизмов, яда некоторых насекомых, эозинофильных клеток и многих различных тканей млекопитающих.

Ссылки

1. Алулу, А., Райер, Р., Архаб, Ю., Нуариэль, А., и Абусалхам, А. (2018). Фосфолипазы: обзор. В J. Walker (Ed.), Lipases and Phospholipases (2 ed., P. 438). Humana Press.
2. Деннис, EA (1983). Фосфолипазы. В The Enzymes Vol. XVI (стр. 47). Academic Press, Inc.
3. Макнесс, М., и Клерк, М. (1993). Эстеразы, липазы и фосфолипазы: от структуры к клиническому значению. Бордо: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Биохимия. Берлингтон, Массачусетс: Нил Паттерсон Паблишерс.
5. ван Динен, Л., и де Хаас, Г. (1966). Фосфоглицериды и фосфолипазы. Annu. Rev. Biochem. , 35, 157–194.