ФОСФОЛИПАЗИ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ, ВИДОВЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На фосфолипазите са ензими, които катализират хидролизата на фосфолипиди. Това са най-обилните и важни липиди в мембраните на всички клетъчни организми и имат както структурни, така и метаболитни и сигнални функции. Фосфолипидите са химични молекули с амфипатичен характер, тоест имат хидрофилен полярен край и хидрофобен аполарен край.

Полярният край се образува от молекулите, свързани с фосфатната група на молекула диацил глицерол 3-фосфат. Аполарният край е изграден от двете алифатни вериги, които се естерифицират до молекулата на глицерола чрез въглеродите в позиции С-1 и С-2.

Представяне на структурата на фосфолипаза А (Източник: Бисквитка, чрез Wikimedia Commons)

Фосфолипазите действат чрез хидролиза на която и да е от четирите естерни връзки, които свързват алифатни вериги, фосфатната група или "главата" групите, които идентифицират всеки тип фосфолипид.

Продуктите от своето ензимно действие съответстват на лизофосфолипиди, диацилглицероли или фосфатидни киселини, които могат да бъдат субстрати за други фосфолипазни или липазни ензими като цяло.

Те съществуват в повечето клетки като секретирани протеини, трансмембранни протеини или като вътреклетъчни ензими с множество и разнообразни функции, сред които се откроява участието им в сигнални каскади.

структура

Някои фосфолипази, като фосфолипаза А, са сред най-малките описани ензими с тегло между 13 и 15 kDa, докато други, като фосфолипази С и D, надвишават 100 kDa.

В зависимост от вида на фосфолипазата, който се разглежда, това могат да бъдат разтворими протеини или интегрални протеини на мембраната, което значително обуславя характеристиките на техните аминокиселинни последователности и техните структурни разположения.

Някои от тези ензими имат специфични места в структурата си за свързване на двувалентни катиони като калций, които изглежда имат важна роля в тяхната каталитична активност.

Много от тези ензими се синтезират като зимогени (неактивни прекурсори), които изискват протеолитичното действие на други ензими за тяхното активиране. Дейността му се регулира от много клетъчни фактори.

Характеристика

Най-известната функция на фосфолипазните ензими е тази на разграждането на мембранните фосфолипиди, за чисто структурни, метаболитни или вътреклетъчни комуникационни цели.

В допълнение към тези разграждащи функции, тези ензими могат да имат важни действия при определени биосинтетични процеси, тъй като изпълняват задачи за „ремоделиране“, когато действат в синергия с други ацилтрансферазни протеини, за да променят скелета на мастните киселини на различните фосфолипиди.

Сред описаните биосинтетични процеси, зависими от фосфолипазата, са производството на арахидонова киселина и биосинтезата на простагландини, простациклини, тромбоксани и други.

Функции в сигнализацията

Фосфолипаза С участва в хидролизата на фосфатидилинозитолите, освобождавайки молекули, получени от тях, които имат важни функции като втори пратеник в многобройните вътреклетъчни комуникационни и сигнални процеси.

Видове

Има два основни групи фосфолипази: ацилхидролази и фосфодиестерази. Класификацията в рамките на всеки набор се основава на позицията на хидролитичния разрез, който те извършват върху различните естерни връзки, които се присъединяват към "парчетата" на фосфолипидите, върху които действат.

Те не са строго специфични по отношение на типа фосфолипид (според идентичността на полярната група или нейните въглеводородни вериги), а по отношение на положението на връзките в гръбнака на глицерол 3-фосфат или 1,2-диацил глицерол 3- фосфат.

Фосфолипазите А и В принадлежат към групата на ацилхидролазите, докато фосфолипазите С и D принадлежат към фосфодиестеразите.

Фосфолипаза А

Тази група фосфолипази е отговорна за хидролизата на ациловите естери, които са прикрепени към въглеродите в позициите С-1 и С-2 на молекулата на диацилглицерола.

Фосфолипазите А1 са известни като тези, които хидролизират естерните връзки между алифатната верига и въглерод 1 и А2, които хидролизират естерните връзки между алифатната верига и въглерода 2 от глицерола.

Фосфолипазите А1 обикновено са вътреклетъчни протеини, големи по размер и обикновено се свързват с плазмената мембрана. Фосфолипазите А2, от друга страна, са стабилни извънклетъчни протеини, с много малък размер и разтворими във вода.

Първите описани фосфолипази са тези от тип А2, които са получени от панкреатични сокове от бозайници и отровата на кобрата змии.

Фосфолипаза В

Ензимите, принадлежащи към тази група, могат да хидролизират естерните връзки между която и да е от двете вериги на фосфолипид на мастни киселини (в позиции С-1 и С-2) и могат също да действат върху лизофосфолипидите.

Те са открити в много видове микроби, протозои и клетки на бозайници и са част от факторите на вирулентност на много патогенни гъби.

Фосфолипази С и D

Ензимите, принадлежащи към тази група, са отговорни за хидролизата на фосфодиестерните връзки между молекулата на глицерола и фосфатната група (фосфолипаза С), произвеждаща 1,2-диацилглицероли, и между фосфатната група и прикрепената към нея полярна група (Фосфолипаза D), произвеждащи фосфатидни киселини.

Фосфолипаза С първо е пречистена от хранителната среда на много видове бактерии, но се намира в голямо разнообразие от клетки на бозайници.

Повечето от тези ензими действат за предпочитане на фосфатидилхолин, но проявяват активност спрямо други фосфолипиди, като фосфатидилинозитол.

Фосфолипаза D е широко проучена в растителни тъкани като зеле, памук и царевични семена и др. Той обаче е открит и при бозайници и някои микроорганизми. Те са големи ензими, обикновено повече от 100 kDa в молекулно тегло.

Фосфолипази L или гладки фосфолипази

Това са ензимите, отговорни за хидролизата на мастни киселини, свързани с лизофосфолипиди (фосфолипиди, върху които например е действала фосфолипаза А и които имат прикрепена единна верига на мастни киселини).

Те са известни като фосфолипази L1 и фосфолипази L2 в зависимост от въглеродния атом на молекулата на глицерола, върху която действат.

Тези ензими са пречистени от много микроорганизми, от отровата на някои насекоми, еозинофилни клетки и много различни тъкани на бозайници.

Препратки

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Фосфолипази: обзор. В J. Walker (Ed.), Липази и Фосфолипази (2-ро изд., Стр. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Фосфолипазите. В „Ензимите“ том XVI (стр. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Естерази, липази и фосфолипази: от структурата до клиничната значимост. Бордо: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Биохимия. Бърлингтън, Масачузетс: Нийл Патерсън Издатели.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Фосфоглицериди и фосфолипази. Annu. Преподобна Биохим., 35, 157-194.