Фосфоинозитид фосфолипаза C - Phosphoinositide phospholipase C
| Фосфатидилинозитол-специфическая фосфолипаза C | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Фосфолипаза Cδ-1 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | PI-PLC-X | ||||||||
| Pfam | PF00388 | ||||||||
| Pfam клан | CL0384 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR000909 | ||||||||
| УМНАЯ | PLCXc | ||||||||
| PROSITE | PDOC50007 | ||||||||
| SCOP2 | 1 тренажерный зал / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| OPM суперсемейство | 118 | ||||||||
| Белок OPM | 1djx | ||||||||
| CDD | cd00137 | ||||||||
| |||||||||
| фосфоинозитид фосфолипаза C | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 1-фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат фосфодиэстераза бета-2 мономер, человек | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.1.4.11 | ||||||||
| Количество CAS | 37213-51-7 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Июль 2011 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
Фосфоинозитид фосфолипаза C (ПЛК) (EC 3.1.4.11, трифосфоинозитид фосфодиэстераза, фосфоинозитидаза C, 1-фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат фосфодиэстераза, монофосфатидилинозитолфосфодиэстераза, фосфатидилинозитолфосфолипаза C, PI-PLC, 1-фосфатидил-D-мио-инозитол-4,5-бисфосфат-инозитолтрисфосфогидролаза) представляет собой семейство эукариотических внутриклеточных ферментов, которые играют важную роль в процессах передачи сигналов.[1] Эти ферменты принадлежат к большему суперсемейству Фосфолипаза C. Другие семейства ферментов фосфолипазы C были идентифицированы в бактерии и трипаносомы. Фосфолипазы C являются фосфодиэстеразы.
Фосфолипаза Cs участвует в фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (PIP2) метаболизм и липидная сигнализация пути кальций-зависимым образом. В настоящее время семья состоит из шести подсемейств, в общей сложности 13 отдельных изоформы 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 два важных второй посланник молекулы, которые продолжают изменять клеточные реакции, такие как распространение, дифференциация, апоптоз, цитоскелет ремоделирование, везикулярный трафик, ионный канал проводимость, эндокринный функция и нейротрансмиссия.
Реакция и каталитический механизм
Все члены семейства способны катализировать гидролиз PIP.2, а фосфатидилинозитол на внутренней листовке плазматическая мембрана в двух вторых посланников, инозитол трифосфат (IP3) и диацилглицерин (DAG).
В химическая реакция может быть выражено как:
- 1-фосфатидил-1D-мио-инозитол 4,5-бисфосфат + H2О 1D-мио-инозитол, 1,4,5-трифосфат + диацилглицерин
Таким образом, два субстраты этого фермента ЧАС2О и 1-фосфатидил-1D-мио-инозитол 4,5-бисфосфат (PIP2, фосфатидилинозитолбифосфат), тогда как его два товары находятся диацилглицерин и 1D-мио-инозитол 1,4,5-трифосфат (IP3, трифосфат инозита).
ПЛК катализируют реакцию в два последовательных этапа. Первая реакция - это фосфотрансфераза шаг, который включает внутримолекулярную атаку между гидроксил группа в позиции 2 'на инозитол кольцо и прилегающие фосфат группа, приводящая к циклическому IP3 средний. На этом этапе создается DAG. Однако во втором фосфодиэстераза шаг, циклический промежуточный продукт удерживается в пределах активный сайт достаточно долго, чтобы его атаковала молекула воды, что приведет к окончательному ациклическому IP3 товар. Следует отметить, что бактериальные формы фермента, содержащие только каталитические липаза домен, продуцируют исключительно циклические промежуточные соединения, тогда как изоформы млекопитающих производят преимущественно ациклический продукт. Однако можно изменить условия эксперимента (например, температуру, pH). in vitro так что некоторые изоформы млекопитающих будут изменять степень, в которой они продуцируют смеси циклических / ациклических продуктов вместе с DAG.[нужна цитата ] Этот каталитический процесс жестко регулируется обратимым фосфорилирование разных фосфоинозитиды и их сродство к различным регуляторным белкам.[2][3][4]
Расположение ячейки
ПЛК выполняют свою каталитическую функцию на плазматическая мембрана где их подложка PIP2 настоящее. Эта мембранная стыковка в основном опосредуется липидсвязывающими доменами (например, Домен PH и C2 домен ), которые демонстрируют близость к разным фосфолипид компоненты плазматической мембраны. Важно отметить, что исследования также обнаружили, что, помимо плазматической мембраны, PLC также существуют в других субклеточных областях, таких как цитоплазма и ядро ячейки. В настоящее время неясно, каковы определяющие роли этих ферментов в этих клеточных компартментах, особенно в ядре.
Функция
Фосфолипаза C выполняет каталитический механизм, истощая PIP2 и генерируя инозитол трифосфат (IP3) и диацилглицерин (DAG).
Истощение PIP2 инактивирует многочисленные эффекторные молекулы в плазматической мембране, в первую очередь зависимые от PIP2 каналы и транспортеры, ответственные за настройку мембранного потенциала клетки.[5]
Гидролитические продукты также модулируют активность нижестоящих белков, важных для клеточной передачи сигналов. IP3 растворим, диффундирует через цитоплазму и взаимодействует с рецепторами IP3 на эндоплазматический ретикулум, вызывая высвобождение кальция и повышая уровень внутриклеточного кальций.
Дальнейшее чтение: Функция кальция у человека
DAG остается внутри внутреннего листка плазматической мембраны из-за его гидрофобного характера, где он рекрутирует протеинкиназа C (PKC), который активируется вместе со связыванием ионов кальция. Это приводит к множеству клеточных реакций за счет стимуляции кальций-чувствительных белков, таких как Кальмодулин.
Дальнейшее чтение: Функция протеинкиназы C
| PI-PLC-Y | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 активированный rac1, связанный со своей эффекторной фосфолипазой c beta 2 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | PI-PLC-Y | ||||||||
| Pfam | PF00387 | ||||||||
| Pfam клан | CL0384 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR001711 | ||||||||
| УМНАЯ | PLCYc | ||||||||
| PROSITE | PDOC50007 | ||||||||
| SCOP2 | 1qas / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| OPM суперсемейство | 126 | ||||||||
| Белок OPM | 2ptd | ||||||||
| |||||||||
Структура домена
Что касается доменной организации, все члены семейства обладают гомологичными каталитическими доменами X и Y в форме деформированного ствола триозофосфатизомеразы (TIM) с сильно разупорядоченной, заряженной и гибкой промежуточной линкерной областью. Точно так же все изоформы обладают четырьмя EF рука домены и один домен C2, фланкирующий каталитическое ядро X и Y. N-концевой домен PH присутствует в каждом семействе, за исключением специфической для сперматозоидов ζ-изоформы.
SH2 (связывание фосфотирозина) и SH3 (связывающие пролин) домены обнаруживаются только в форме γ (особенно в линкерной области), и только форма ε содержит оба фактор обмена гуаниновых нуклеотидов (ГЭФ) и РА (Рас Связывание) доменов. Подсемейство β отличается от других наличием длинного С-концевого удлинения непосредственно после домена С2, которое требуется для активации Gαq субъединицы, и который играет роль в связывании плазматической мембраны 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 обнаруженная -η (1,2) изоформа. В зависимости от конкретного рассматриваемого подсемейства активация может сильно варьироваться. Активация либо граммαq или Gβγ G-белок подразделений (сделав их частью Рецептор, связанный с G-белком преобразование сигнала путь) или трансмембранные рецепторы с внутренним или связанным тирозинкиназа об активности не поступало. Кроме того, члены суперсемейства Ras малых GTPases (а именно подсемейства Ras и Rho) также были вовлечены. Следует также отметить, что все формы фосфолипазы C требуют для активации кальция, многие из них обладают множеством сайтов контакта с кальцием в каталитической области. Единственная изоформа, которая, как известно, неактивна на базальных уровнях внутриклеточного кальция, - это δ-подсемейство ферментов, что позволяет предположить, что они функционируют как кальциевые усилители, которые активируются после других членов семейства PLC.
ПЛК-β
PLC-β (1-4) (120-155 кДа) активируются Gαq подразделения через свои C2 домен и длинное удлинение C-терминала. Известно, что субъединицы Gβγ активируют только изоферменты β2 и β3; однако это происходит через домен PH и / или через взаимодействия с каталитическим доменом. Точный механизм все еще требует дальнейшего изучения. Домен PH β2 и β3 играет двойную роль, во многом как PLC-δ1, связываясь с плазматической мембраной, а также являясь местом взаимодействия для каталитического активатора. Однако PLC-β связывается с поверхностью липидов независимо от PIP.2 со всеми изоферментами, предпочитающими 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 привлечением к плазматическая мембрана. Решена кристаллическая структура Rac1, связанного с доменом PH PLCβ2. Как и PLC-δ1, было обнаружено, что многие изоформы PLC-β (в частности, PLC-β1) поселяются 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 неопределенную роль в клеточной пролиферации и дифференцировке.
PLC-γ
PLC-γ (120-155 кДа) активируется рецептором и не рецептором тирозинкиназы из-за наличия двух SH2 и одного SH3 домена, расположенных между расщепленным доменом PH в линкерной области. Хотя эта конкретная изоформа не содержит классических последовательностей ядерного экспорта или локализации, она была обнаружена в ядрах некоторых клеточных линий.[нужна цитата ] Есть две основные изоформы PLCγ, экспрессируемые в образцах человека, PLC-γ1 и PLC-γ2.[6]
ПЛК-Y2
PLC-γ2 играет важную роль в BCR преобразование сигнала. Отсутствие этого фермента в образцах с нокаутом серьезно подавляет развитие В-клеток, поскольку те же сигнальные пути, необходимые для опосредованной антигеном активации В-клеток, необходимы для развития В-клеток из CLP.[6]
В передаче сигналов В-клеток PI 3-киназа рекрутируется в BCR на ранней стадии пути передачи сигнала. PI-3K фосфорилирует PIP2 (Фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат ) в PIP3 (Фосфатидилинозитол 3,4,5-трифосфат ). Увеличение концентрации ПИП3 рекрутирует PLC-γ2 в комплекс BCR, который связывается с BLNK на каркасе BCR и мембране PIP3. Затем PLC-γ2 фосфорилируется Сык на одном сайте и Btk на двух сайтах. PLC-γ2 затем конкурирует с PI-3K за PIP2 который гидролизуется в IP3 (инозитол-1,4,5-трифосфат), который в конечном итоге повышает уровень межклеточного кальция, и диацилглицерин (DAG), который активирует части PKC семья. Потому что PLC-γ2 конкурирует за PIP2 с исходной сигнальной молекулой PI3K, она служит негативный отзыв механизм.[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, следовательно, действует как усилитель кальция в клетке. Связывание своего субстрата PIP2 к N-терминалу Домен PH является высокоспецифичным и способствует активации каталитического ядра. Кроме того, эта специфичность помогает прочно прикрепить фермент к плазматической мембране для доступа к субстрату за счет ионных взаимодействий между фосфатными группами PIP2 и заряженными остатками в домене PH. Хотя каталитическое ядро действительно обладает слабым сродством к PIP2, было показано, что домен C2 также опосредует кальций-зависимое связывание фосфолипидов. В этой модели домены PH и C2 действуют согласованно как устройство «привязать и зафиксировать», необходимое для процессивного катализа ферментом.
PLC-δ1 также обладает классическим лейцин -богатые сигнал ядерного экспорта (NES) в своем EF рука мотив, а также Сигнал ядерной локализации в пределах своей 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 охарактеризованным членом семейства фосфолипаз, поскольку она была первой изоформ с высоким разрешением рентгеновский снимок доступные для анализа кристаллические структуры. Что касается доменной архитектуры, все ферменты построены на общем скелете PLC-δ, в котором каждое семейство демонстрирует сходства, а также очевидные различия, которые вносят вклад в уникальные регуляторные свойства внутри клетки. Потому что это единственное семейство, обнаруженное у низших эукариотических организмов, таких как дрожжи и слизевые формы, считается прототипом изоформы ПЛК. Другие члены семейства, скорее всего, произошли от PLC-δ по мере расширения их доменной архитектуры и механизма активации. Хотя полный кристаллическая структура не получена, высокое разрешение Рентгеновская кристаллография дала молекулярную структуру N-концевого домена PH в комплексе с его продуктом IP3, а также остаток фермента с удаленным доменом PH. Эти структуры предоставили исследователям необходимую информацию, чтобы начать размышлять о других членах семейства, таких как PLCβ2.
Другие семейства ПЛК
- ПЛК-ε (230-260кДа) активируется Рас и Ро GTPases.
- ПЛК-ζ (75 кДа) играет важную роль в позвоночных оплодотворение производя внутриклеточные колебания кальция, важные для начала эмбрионального развития. Однако механизм активации до сих пор остается неясным. Эта изоформа также способна проникать в рано сформировавшиеся пронуклеус после оплодотворения, что, кажется, совпадает с прекращением мобилизации кальция. Он, как и PLC-δ1 и PLC-β, обладает последовательностями ядерного экспорта и локализации.
- ПЛК-η участвует в функционировании нейронов.
Человеческие белки в этом семействе
PLCB1; PLCB2; PLCB3; PLCB4; PLCD1; PLCD3; PLCD4; PLCE1;PLCG1; PLCG2; PLCH1; PLCH2; PLCL1; PLCL2; PLCZ1
Смотрите также
- Альфа-токсин Clostridium perfringens
- Липидная сигнализация
- Домен PH, обнаружен в некоторых фосфолипазах C
- Фосфолипаза
- Цинк-зависимая фосфолипаза C, другая семья фосфолипаза C
Рекомендации
- ^ Мелдрам Э., Паркер П.Дж., Кароцци А (1991). «Суперсемейство PtdIns-PLC и преобразование сигналов». Биохим. Биофиз. Acta. 1092 (1): 49–71. Дои:10.1016 / 0167-4889 (91) 90177-У. PMID 1849017.
- ^ Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Множественные формы изоферментов фосфолипазы С и механизмы их активации». Adv. Второй посланник фосфопротеина Res. 26: 35–61. PMID 1419362.
- ^ Ри С.Г., Чой К.Д. (1992). «Регулирование инозитолфосфолипид-специфических изоферментов фосфолипазы C». J. Biol. Chem. 267 (18): 12393–12396. PMID 1319994.
- ^ Sternweis PC, Smrcka AV (1992). «Регулирование фосфолипазы C белками G». Trends Biochem. Наука. 17 (12): 502–506. Дои:10.1016 / 0968-0004 (92) 90340-Ф. PMID 1335185.
- ^ Хансен, С.Б. (май 2015 г.). «Липидный агонизм: парадигма PIP2 лиганд-управляемых ионных каналов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - молекулярная и клеточная биология липидов. 1851 (5): 620–8. Дои:10.1016 / j.bbalip.2015.01.011. ЧВК 4540326. PMID 25633344.
- ^ а б c ДеФранко, Энтони (2008). «Глава 8: Механизмы передачи сигналов лимфоцитов и их активация». У Пола, Уильяма (ред.). Фундаментальная иммунология (Книга) (6-е изд.). Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. С. 270–288. ISBN 978-0-7817-6519-0.
- Даунс С.П., Мичелл Р.Х. (1981). «Полифосфоинозитидфосфодиэстераза мембран эритроцитов». Biochem. J. 198 (1): 133–40. Дои:10.1042 / bj1980133. ЧВК 1163219. PMID 6275838.
- Томпсон В; Доусон RMC (1964). «Трифосфоинозитидфосфодиэстераза ткани мозга». Biochem. J. 91 (2): 237–243. Дои:10.1042 / bj0910237. ЧВК 1202878. PMID 4284484.
- Ри С.Г., Бэ Ю.С. (1997). «Регулирование фосфоинозитид-специфических изоферментов фосфолипазы C». J. Biol. Chem. 272 (24): 15045–8. Дои:10.1074 / jbc.272.24.15045. PMID 9182519.
- Фосфолипаза + C в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
