Foszfolipáz D - Phospholipase D
| Foszfolipáz D | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azonosítók | |||||||||
| Szimbólum | PLDc | ||||||||
| Pfam | PF03009 | ||||||||
| InterPro | IPR001736 | ||||||||
| OKOS | SM00155 | ||||||||
| PROSITE | PDOC50035 | ||||||||
| SCOP2 | 1byr / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| OPM szupercsalád | 118 | ||||||||
| OPM fehérje | 3rlh | ||||||||
| CDD | cd00138 | ||||||||
| Membranóm | 306 | ||||||||
| |||||||||
| foszfolipáz D | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Azonosítók | |||||||||
| EK sz. | 3.1.4.4 | ||||||||
| CAS -szám | 9001-87-0 | ||||||||
| Adatbázisok | |||||||||
| IntEnz | IntEnz nézet | ||||||||
| BRENDA | BRENDA bejegyzés | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme kilátás | ||||||||
| KEGG | KEGG bejegyzés | ||||||||
| MetaCyc | anyagcsereút | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktúrák | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Gén ontológia | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
A foszfolipáz D ( EC 3.1.4.4 , lipophosphodiesterase II , lecitináz D , kolin foszfatáz ) ( PLD ) egy enzim, a foszfolipáz szupercsalád . A foszfolipázok széles körben fordulnak elő, és számos élőlényben megtalálhatók, beleértve a baktériumokat, élesztőt, növényeket, állatokat és vírusokat. A foszfolipáz D elsődleges szubsztrát van foszfatidilkolin , amelyet hidrolizál előállítani jelet molekula foszfatidinsav (PA), és oldható kolin egy koleszterin-függő folyamat úgynevezett szubsztrát bemutatása . A növények számos gént tartalmaznak, amelyek különböző PLD izoenzimeket kódolnak , molekulatömegük 90 és 125 kDa között van . Az emlőssejtek a foszfolipáz D két izoformáját kódolják: PLD1 és PLD2 . A foszfolipáz D fontos szerepet játszik számos fiziológiai folyamatban, beleértve a membránkereskedelmet , a citoszkeletális átszervezést, a receptor által közvetített endocitózist , az exocitózist és a sejtvándorlást . Ezeken a folyamatokon keresztül több betegség patofiziológiájába is bekapcsolódtak : különösen a Parkinson- és az Alzheimer -kór , valamint a különböző rákos megbetegedések progressziójába . A PLD segíthet az altatásra és a mechanikai erőre való érzékenység küszöbének beállításában is.
Felfedezés
A PLD típusú aktivitásról először 1947-ben számolt be Donald J. Hanahan és IL Chaikoff. Az emlőssejtekben azonban csak 1975 -ben derült ki a hidrolitikus hatásmechanizmus . A PLD növényi izoformáit először káposztából és ricinusból tisztították ; A PLDα -t végül klónozta és különböző növényekből jellemezte, beleértve a rizst, a kukoricát és a paradicsomot. A növényi PLD -ket három izoformába klónoztuk: PLDα , PLDβ és PLDγ . A biokémiai vizsgálatok több mint fél évszázada a foszfolipáz D és a PA aktivitását számos fiziológiai folyamatban és betegségben befolyásolja , beleértve a gyulladást , a cukorbetegséget , a fagocitózist , az idegrendszeri és szívjelzést , valamint az onkogenezist .
Funkció
Szigorúan véve a foszfolipáz D transzfoszfatidiláz : a membránhoz kötött lipidekhez kovalensen kapcsolódó poláris fejcsoportok cseréjét közvetíti . A vizet nukleofilként hasznosítva ez az enzim katalizálja a foszfodiészter -kötés hasítását strukturális foszfolipidekben , például foszfatidil -kolinban és foszfatidil -etanol -aminban . Ennek a hidrolízisnek a termékei a membránhoz kötött lipid- foszfatidsav (PA) és a kolin , amely a citoszolba diffundál . Mivel a kolin kevés második messenger aktivitását, PLD tevékenység elsősorban transzdukálódnak a termelés PA. A PA erősen részt vesz az intracelluláris jelátvitelben . Ezen túlmenően, néhány tagja a PLD szupercsalád alkalmazhat primer alkoholok , mint például etanol vagy 1-butanol , a hasítási a foszfolipid , hatékonyan katalizálja a csere a poláros lipid fejcsoport . Ennek a családnak más tagjai képesek hidrolizálni más foszfolipid szubsztrátokat, például kardiolipint , vagy akár a DNS gerincét alkotó foszfodiészter kötést .
Foszfatidsav
A foszfolipáz D számos sejtfunkcióját a fő terméke, a foszfatidinsav (PA) közvetíti . A PA egy negatív töltésű foszfolipid , amelynek kis fejcsoportja elősegíti a membrán görbületét . Ezért úgy gondolják, hogy a klatrin által közvetített endocitózishoz hasonló módon elősegíti a membrán - hólyagok fúzióját és hasadását . PA is toborozni fehérjéket tartalmazó ennek megfelelő kötő domént , egy régió jellemez bázikus aminosav gazdag régiók. Ezenkívül a PA számos más lipiddé alakítható át , mint például lizofoszfatidinsav (lizo-PA) vagy diacil-glicerin , szignálmolekulák, amelyek számos hatással vannak a downstream sejtpályákra . A PA és lipidszármazékai számtalan folyamatban vesznek részt , beleértve az intracelluláris vezikulum -kereskedelmet , az endocitózist , az exocitózist , az aktin citoszkeleton dinamikáját , a sejtproliferáció differenciálódását és a migrációt .
Az emlős PLD közvetlenül kölcsönhatásba lép olyan kinázokkal, mint a PKC , ERK , TYK, és szabályozza a jelátvitelt, jelezve, hogy ezek a kinázok aktiválják a PLD -t. Mivel a kolin nagyon gazdag a sejtben, a PLD aktivitás nem befolyásolja jelentősen a kolin szintjét, és a kolin nem valószínű, hogy szerepet játszik a jelátvitelben.
Foszfatidinsav egy jel molekula és hat toborozni SK1 a membránokat . A PA rendkívül rövid életű, és a foszfatidát -foszfatáz enzim gyorsan hidrolizálja , és diacil -glicerint (DAG) képez . A DAG -t DAG kináz is PA -vé alakíthatja . Bár a PA és a DAG kölcsönösen átalakíthatók, nem ugyanazon az úton járnak el . Ingerek , hogy aktiválja a PLD nem enzimek aktiválásához downstream DAG és fordítva.
Lehetséges, hogy bár a PA és a DAG kölcsönösen átalakíthatók, a jelző és nem jelző lipidek külön készletei megmaradhatnak. A vizsgálatok azt sugallták, hogy a DAG jelátvitelt többszörösen telítetlen DAG közvetíti, míg a PLD -ből származó PA egyszeresen telítetlen vagy telített . Így a funkcionális telített/egyszeresen telítetlen PA lebontható hidrolizálásával, és nem funkcionális telített/egyszeresen telítetlen DAG képződik, míg a funkcionális többszörösen telítetlen DAG lebontható, ha azt nem funkcionális többszörösen telítetlen PA-vé alakítják át.
Az autotaxin nevű lizofoszfolipáz D- t nemrégiben megállapították, hogy terméke, a lizofoszfatidsav (LPA) révén fontos szerepet játszik a sejtproliferációban .
Szerkezet
A növényi és állati PLD -k konzisztens molekuláris szerkezetűek , a katalízis helyei jellemzik, amelyeket szabályozó szekvenciák vesznek körül . A aktív hely a PLD négy erősen konzervált aminosav- szekvenciák (I-IV), melyek motívumokat a II és IV különösen konzervált. Ezek a szerkezeti domének tartalmazzák a megkülönböztető katalitikus szekvenciát HxKxxxxD (HKD), ahol H , K és D a hisztidin (H), lizin (K), aszparaginsav (D) aminosavak , míg x nem konzervatív aminosavakat jelent . Ez a két HKD motívumot ruházza hidrolitikus aktivitást, hogy PLD és kritikus annak enzimatikus aktivitása mind in vitro és in vivo . Hidrolízise a foszfodiészter kötés fordul elő, amikor ezek a HKD szekvenciák a megfelelő közelsége .
A motívumot tartalmazó emberi fehérjék a következők:
A PC -hidrolizáló PLD a kardiolipin -szintáz , a foszfatidil -szerin -szintáz , a bakteriális PLD -k és a vírusfehérjék homológja . Úgy tűnik, hogy ezek mindegyike rendelkezik domén duplikációval, ami nyilvánvaló a két jól konzervált hisztidin- , lizin- és aszparagin- maradékot tartalmazó HKD- motívum jelenlétében, amelyek hozzájárulhatnak az aszparaginsav aktív helyéhez . Az Escherichia coli endonukleáz (nuc) és a hasonló fehérjék PLD homológoknak tűnnek, de ezek közül csak egy van a motívumok közül.
A PLD gének emellett erősen konzervált szabályozó doméneket is kódolnak : a phox konszenzus szekvenciát (PX) , a pleckstrin homológia domént (PH) és a foszfatidil-inozitol 4,5-biszfoszfát (PIP 2 ) kötőhelyét .
A katalízis mechanizmusa
A PLD által katalizált hidrolízist két lépésben javasolták " ping-pong " mechanizmuson keresztül. Ebben a sémában az egyes HKD motívumok hisztidin -maradékai egymás után megtámadják a foszfolipid -szubsztrátot . Nukleofilekként funkcionálva a hisztidinek alkotó imidazol részei átmeneti kovalens kötéseket képeznek a foszfolipiddel , és rövid élettartamú köztiterméket hoznak létre, amelyet a következő lépésben víz könnyen hidrolizálhat .
Az aktiválás mechanizmusa
Szubsztrát bemutatása Az emlős PLD2 esetében az aktiválás molekuláris alapja a szubsztrát bemutatása. Az enzim inaktív a szfingomielinben gazdag és a PC-szubsztrátban szegény lipid mikro-doménekben. A megnövekedett PIP2 vagy a koleszterinszint csökkenése miatt az enzim a szubsztrát PC közelében lévő PIP2 mikro doménekre transzlokálódik. Ezért a PLD -t elsősorban a plazmamembránon belüli lokalizáció aktiválja, nem pedig a fehérje konformációs változása. A lipid domének megzavarása érzéstelenítők által. vagy mechanikai erő. A fehérje konformációs változáson is áteshet, ha a PIP2 kötődik, de ezt kísérletileg nem mutatták ki, és az aktiválási mechanizmust képezné, amely különbözik a szubsztrát bemutatásától.
Izoformák
Az emlőssejtekben a foszfolipáz D két fő izoformáját azonosították : a PLD1 és a PLD2 (53% -os szekvenciahomológia ), mindegyiket különböző gének kódolják . Úgy tűnik, hogy a PLD aktivitás a legtöbb sejttípusban jelen van , kivéve a perifériás leukocitákat és más limfocitákat . Mindkét PLD izoformák igényel PIP 2 mint kofaktor az aktivitás . A PLD1 és a PLD2 különböző szubcelluláris lokalizációkat mutat, amelyek dinamikusan változnak a jelátvitel során . PLD -aktivitást figyeltek meg a plazmamembránon , a citoszolon , az ER -n és a Golgi -komplexen belül .
PLD1
A PLD1 egy 120 kDa -os fehérje, amely elsősorban a sejtek belső membránjain található. Elsősorban a Golgi -komplexben , endoszómákban , lizoszómákban és szekréciós granulátumokban van jelen . Amikor a kötési egy extracelluláris stimulus, PLD1 van szállítják a plazmamembrán . A bazális PLD1 aktivitás alacsony azonban, és annak érdekében, hogy transzdukálja az extracelluláris jel, először is meg kell aktiválni a fehérjék , mint például Arf , Rho , Rac és a protein-kináz C .
PLD2Ezzel szemben a PLD2 egy 106 kDa -os fehérje, amely elsősorban a plazmamembránra lokalizálódik , és könnyű membrán lipid tutajokban található . Magas belső katalitikus aktivitással rendelkezik, és a fenti molekulák csak gyengén aktiválják. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szabályozás
A tevékenység a foszfolipáz D kiterjedten szabályozzák a hormonok , neurotranszmitterek , lipidek , kis monomer GTP , és más kis molekulák, amelyek kötődnek a nekik megfelelő domének az enzimre. A legtöbb esetben a jelátvitel a foszfatidsav termelésén keresztül történik , amely másodlagos hírvivőként működik .
A specifikus foszfolipidek szabályozzák a PLD aktivitást növényi és állati sejtekben. A legtöbb PLD-nek foszfatidil-inozitol-4,5-biszfoszfát (PIP 2 ) szükséges az aktivitás kofaktoraként. A PIP 2 és más foszfoinozitidek fontos módosítói a citoszkeletális dinamikának és a membrán transzportnak, és képesek a PLD -t a PC -re szállítani . Az ezen foszfolipidek által szabályozott PLD -k általában részt vesznek az intracelluláris jelátvitelben . Az aktivitás függ a kötési ezek foszfoinozitidok közelében aktív hely . Növényekben és állatokban ezt a kötési helyet a bázikus és aromás aminosavak konzervált szekvenciája jellemzi . A növényekben, mint például Arabidopsis thaliana , ez a szekvencia alkotja RxxxxxKxR motívum együtt fordított ismétlődés , ahol R jelentése az arginin és K jelentése lizin . A közelség a aktív hely biztosítja a magas szintű PLD1 és PLD2 aktivitás, és elősegíti a transzlokáció a PLD1 a cél membránok válaszul extracelluláris jelek.
C2 domain
A kalcium kofaktorként működik a C2 domént tartalmazó PLD izoformákban . Kötődése Ca 2+ a C2 domén vezet konformációs változásokat az enzim, amely erősíti az enzim-szubsztrát kötődés, és gyengíti a társulás a foszfoinozitid . Egyes növényi izoenzimekben , például a PLDβ -ban a Ca 2+ közvetlenül kötődhet az aktív helyhez , közvetve növelve annak affinitását a szubsztráthoz , erősítve a PIP 2 aktivátor kötődését .
PX tartomány
A pbox konszenzus szekvencia (PX) úgy gondolják, hogy közvetítsen a kötődését további foszfatidilinozitol-foszfátok, különösen, foszfatidilinozitol 5-foszfátot (PtdIns5P), egy lipid gondolják, hogy szükséges az endocitózis , megkönnyíthetik a reinternalization a PLD1 a plazmamembrán .
PH domain
A nagyon konzervált Pleckstrin homológia domén (PH) egy szerkezeti domén, amely körülbelül 120 aminosav hosszú. Ez megköti a foszfatidil- inozitideket, például a foszfatidil-inozitolt (3,4,5) -triszfoszfátot (PIP 3 ) és a foszfatidil-inozitol (4,5) -biszfoszfátot (PIP 2 ). A heterotrimer G-fehérjéket is kötheti βγ-alegységükön keresztül . Úgy gondolják, hogy az ehhez a doménhez való kötődés elősegíti a fehérje újbóli internalizálódását azáltal, hogy növeli affinitását az endocitotikus lipid tutajokhoz .
Kölcsönhatások kis GTPázokkal
A állati sejtek, a kis fehérje faktorok fontos további szabályozók PLD aktivitást. Ezek a kis monomer GTP vannak tagjai a Rho és ARF családok a Ras szupercsalád . Néhány ilyen fehérjék, mint például a Rac1 , Cdc42 , és RhoA , allosztérikusan aktiválja emlős PLD1 , közvetlenül növeli annak aktivitását. Különösen a citoszolikus ADP-ribozilációs faktor (ARF) transzlokációja a plazmamembránhoz elengedhetetlen a PLD aktiválásához.
Fiziológiai és patofiziológiai szerepek
Alkoholmérgezés
A foszfolipáz D transzfoszfatidilezésnek nevezett eljárásban az etanolt foszfatidil -etanollá (PEtOH) metabolizálja. A légygenetika segítségével kimutatták, hogy a PEtOH közvetíti az alkohol hiperaktív válaszát gyümölcslegyekben. Az etanol transzfoszfatidilezésről pedig kimutatták, hogy az alkoholistáknál és az alkoholisták családtagjainál felül van szabályozva. Sok ioncsatornát anionos lipidek szabályoznak. és a PEtOH és az endogén jelző lipidek közötti verseny bizonyos feltételezések szerint az etanol ioncsatornákra gyakorolt hatását közvetíti, és nem a szabad etanol közvetlen kötődését a csatornához.
Mechanoszenzáció
A PLD2 mechanoszenzor és közvetlenül érzékeny a csoportosított GM1 lipidek mechanikai megszakítására. A mechanikai megszakítás (folyadéknyírás) ezután jelzi a sejt differenciálódását. A PLD2 aktiválja a TREK-1 csatornákat is, amelyek a fájdalomcsillapító út káliumcsatornája.
Rákban
A foszfolipáz D számos kritikus sejtfolyamat szabályozója, beleértve a hólyagok szállítását , az endocitózist , az exocitózist , a sejtvándorlást és a mitózist . Diszreguláció ilyen folyamatok közhely karcinogenezis , és viszont, rendellenességek a PLD expressziós szerepet játszanak a progresszió számos típusú rák . A vezető mutáció átadó emelkedett PLD2 aktivitást figyeltek meg számos malignus emlőrákok . Emelkedett PLD expresszióját is korrelál a tumor méretét a kolorektális karcinóma , gyomor karcinóma , és veserák . Azonban a molekuláris útvonalak , amelyeken keresztül a PLD hajtja a rák progresszióját, továbbra sem tisztázottak. Az egyik lehetséges hipotézis kritikus szerepet játszik a foszfolipáz D -ben a mTOR , a rákos sejtek apoptózisát elnyomó aktiválásában . A PLD azon képessége, hogy elnyomja az apoptózist a megnövekedett tirozin -kináz aktivitással rendelkező sejtekben, jelölt onkogénné teszi a rákokban, ahol az ilyen expresszió jellemző.
Neurodegeneratív betegségekben
A foszfolipáz D fontos kórélettani szerepet játszhat a neurodegeneratív betegségek előrehaladásában is , elsősorban jelátviteli képessége révén az olyan nélkülözhetetlen sejtfolyamatokban, mint a citoszkeletális átszervezés és a vezikulum -kereskedelem . Diszreguláció PLD fehérje által α-synuclein kimutatták, hogy vezesse a specifikus elvesztését dopaminerg neuronok a emlősökben . α-synuclein az az elsődleges szerkezeti eleme Lewy testek , fehérje-aggregátumok , hogy a fémjelzi a Parkinson-kór . A PLD α-szinuklein általi gátlása hozzájárulhat a Parkinson-kór káros fenotípusához .
Rendellenes PLD-aktivitást gyanítottak az Alzheimer-kórban is , ahol megfigyelték, hogy kölcsönhatásba lép az amiloid prekurzor fehérje (APP) enzimatikus hasításáért felelős γ-szekretáz komplex fő összetevőjével, a presenilin 1 -gyel (PS-1 ). Extracelluláris plakkok a termék β-amiloid egy meghatározó tulajdonsága a Alzheimer-beteg agyában. Fellépés PLD1 on PS-1-ről kimutatták, hogy befolyásolja az intracelluláris az amiloid prekurzor e komplex . A foszfolipáz D3 (PLD3), a PLD szupercsalád nem klasszikus és rosszul jellemzett tagja , szintén összefüggésbe hozható e betegség patogenezisével .
Képtár
Foszfolipáz hasítási helyek
Hivatkozások
Külső linkek
- Foszfolipáz + D a US National Library of Medicine Orvosi tárgyszórendszere (mesh)
