Фосфолипазы, их классификация и свойства. Фосфолипазы А2 Продуктом фосфолипазы c является
Фосфолипаза C (КФ , англ. phospholipase C ) - фосфолипаза , гидролизующая фосфодиэфирную связь между глицериновым остатком фосфолипида и полярной фосфатной группой. Относится к фосфодиэстеразам также как и фосфолипаза D . Фосфолипаза С является ключевым ферментом метаболизма фосфатидилинозитола и липидных сигнальных путей.
Активация
Фосфолипаза С активируется G αq или G βγ субъединицами G-белка . Таким образом, она является частью G-белок-связанного рецептора (англ. G protein-coupled receptor ) и соответствующего сигнального пути или частью трансмембранного рецептора с внутренней или ассоциированной тирозинкиназной активностью.
Функция
Фосфолипаза С гидролизует фосфатидилинозитол (PIP 2) на два вторичных медиатора инозитолтрифосфат (IP 3) и диацилглицерин (DAG). Эти медиаторы становятся вовлечены в последующие этапы сигнальных путей. В частности, они модулируют кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума и протеинкиназу С, соответственно.
Напишите отзыв о статье "Фосфолипаза C"
Ссылки
- Ацилглицеролы, метаболизм: глицерофосфолипиды и плазмалогены
Отрывок, характеризующий Фосфолипаза C
«Она – первый человек в этом доме; она – мой лучший друг, – кричал князь. – И ежели ты позволишь себе, – закричал он в гневе, в первый раз обращаясь к княжне Марье, – еще раз, как вчера ты осмелилась… забыться перед ней, то я тебе покажу, кто хозяин в доме. Вон! чтоб я не видал тебя; проси у ней прощенья!»Княжна Марья просила прощенья у Амальи Евгеньевны и у отца за себя и за Филиппа буфетчика, который просил заступы.
В такие минуты в душе княжны Марьи собиралось чувство, похожее на гордость жертвы. И вдруг в такие то минуты, при ней, этот отец, которого она осуждала, или искал очки, ощупывая подле них и не видя, или забывал то, что сейчас было, или делал слабевшими ногами неверный шаг и оглядывался, не видал ли кто его слабости, или, что было хуже всего, он за обедом, когда не было гостей, возбуждавших его, вдруг задремывал, выпуская салфетку, и склонялся над тарелкой, трясущейся головой. «Он стар и слаб, а я смею осуждать его!» думала она с отвращением к самой себе в такие минуты.
В 1811 м году в Москве жил быстро вошедший в моду французский доктор, огромный ростом, красавец, любезный, как француз и, как говорили все в Москве, врач необыкновенного искусства – Метивье. Он был принят в домах высшего общества не как доктор, а как равный.
Князь Николай Андреич, смеявшийся над медициной, последнее время, по совету m lle Bourienne, допустил к себе этого доктора и привык к нему. Метивье раза два в неделю бывал у князя.
Фосфолипиды служат субстратами многих растворимых ферментов, в том числе фосфолипаз. Среди них лучше всего изучена фосфолипаза Аг, которая катализирует гидролиз фосфолипидов по положению sn-2 с образованием жирной кислоты и лизофосфолипида. Фосфолипаза Аг была выделена сначала из ядов кобры и гремучей змеи, а затем из поджелудочной железы быка и свиньи. Это очень близкие по первичной структуре небольшие белки с мол. массой около 14 000. Для некоторых ферментов удалось получить с высоким разрешением трехмерные структуры, также обладающие высокой степенью гомологии. Ферменты из поджелудочной железы синтезируются как неактивные зимогены, которые затем активируются протеолизом: от зимогена отщепляется семь остатков с С-конца.
Фосфолипаза Аг представляет особый интерес с точки зрения мембранной энзимологии, поскольку она обладает способностью активироваться при взаимодействии с интегрированными формами субстрата, например с мицеллами или бислоем. На Рис.6.8 представлена зависимость от концентрации субстрата скорости гидролиза короткоцепочечного фосфатидилхолина фосфолипазой Аг и его предшественником из поджелудочной железы свиньи.
Данный субстрат в концентрациях до 1,5 мМ является мономером, но при дальнейшем увеличении концентрации формирует мицеллы. И зимоген, и активированный фермент очень медленно гидролизуют субстрат в мономерной форме, но как только фосфолипид начинает образовывать мицеллы, активность фосфолипазы А 2 резко возрастает.
Активации фосфолипазы агрегированными субстратами было посвящено множество работ, а которых исследовалась кинетика катализируемого ферментом гидролиза субстратов в мономерной форме, в чистых липидных мицеллах, в смешанных мицеллах с тритоном Х-100, в монослоях на поверхности раздела воздух-вода и в фосфолипидных везикулах. Для проявления каталитической активности ферменту во всех случаях нужен Са 2 + , причем центр связывания единственного иона Са 2+ можно выявить с помощью рентгеноструктурного анализа. В отличие от факторов свертывания крови фосфолипаза Аг не содержит остатка - у-карбоксиглутаминовой кислоты и для ее активации не требуются кислые фосфолипиды.
Для объяснения механизма активации фосфолипаз предложено несколько гипотез
В ряде работ было показано, что связывание фермента с мицеллами или бислоями предшествует стадии активации, при которой резко возрастает число оборотов фермента, и экспериментально эти две стадии можно разделить. Такое поведение ничем не отличается от поведения других рассмотренных липидзависимых ферментов. Несмотря на обилие данных по кинетике, связыванию и структуре фосфолипазы, исследователи не пришли к единому мнению о том, что происходит с ферментом при его активации в присутствии липидного бислоя или мицелл. В литературе рассматривается несколько возможных механизмов.
Фермент связывается с бислоем с помощью специального "участка узнавания поверхности раздела", отличного от активного центра, и для его формирования необходим Са 2 + . Предполагается, что этот участок проникает в глубь мембраны. Эта модель основана, в частности, на данных по специфическому влиянию химической модификации N-концевого участка полипептида на взаимодействие с агрегированными субстратами. Происходящая при взаимодействии участка узнавания с мембраной активация фермента, по-видимому, обусловлена конформационными изменениями белка. Следует отметить, что в кристаллическом виде ферменты из поджелудочной железы быка и свиньи представляют собой мономеры, в то время как фосфолипаза Аг из яда гремучей змеи является димером. Обнаруживаемый в мономерных фосфолипазах участок, который, как предполагают, является "участком узнавания поверхности", в димерном ферменте недоступен из водной фазы и находится на поверхности межсубъединичного контакта.
Двухфосфолипидная модель предполагает существование в ферменте двух или более центров связывания фосфолипидов и основана прежде всего на кинетических данных по активации фермента фосфолипидами в смешанных мицеллах. Эта модель позволяет учесть роль агрегации двух или более молекул фермента как важнейшей части схемы активации, а также роль возможных конформационных изменений в увеличении каталитической активности.
Постулируется, что конформация фосфолипидного субстрата в агрегированном состоянии отличается от конформации мономерной формы, и именно с этим связана более высокая скорость гидролиза агрегированных форм липидов ферментом.
4. Увеличение активности связано с тем, что из мицелл или бислоя продукты гидролиза удаляются легче. Кроме того, само по себе накопление продуктов уже приводит к увеличению активности фосфолипазы Аг, хотя механизм этого явления неясен.
Одна из проблем, возникающих при анализе процесса активации, состоит в том, как разделить процессы связывания с липидом и активацию липидом. В экспериментах с однослойными фосфолипидными везикулами удалось выяснить, что критическим параметром для обоих стадий является физическое состояние бислоя. Показано, например, что фосфолипаза А2 лучше всего связывается с дипальмитоилфосфатидилхолином в фазе геля, причем Са 2 + для этого не нужен. Для активации же фермента в такой системе, по-видимому, требуется Са 2 + , причем в случае везикул фосфатидилхолиновый бислой должен обладать дефектами упаковки и в нем должны происходить структурные флуктуации, подобные тем, которые имеют место в ходе термоиндуцируемого фазового перехода. Взаимодействия молекул белков могут быть важны как для связывания, так и для активации. В некоторых условиях активированный фермент сохраняет активность по крайней мере в течение 30 мин.
Лучшими субстратами для фермента являются фосфолипиды с короткой ацильной цепью и небольшими по объему полярными заместителями при фосфате. Хотя для активации фермента кислые фосфолипиды не являются необходимыми, отрицательный заряд на поверхности раздела все же повышает сродство к субстрату. Связавшись с границей раздела, фермент может латерально перемещаться по поверхности бислоя и гидролизовать до нескольких тысяч фосфолипидных молекул в минуту до тех пор, пока не отделится от бислоя. Время пребывания белка на поверхности бислоя в значительной степени зависит от природы липида и свойств окружающего раствора.
Какие именно конформационные изменения приводят к активации и каким способом происходит связывание фермента с бислоем, неизвестно. Обнаруживаемая при изучении модельных бислойных систем зависимость кинетики от наличия дефектов бислоя представляется очень интересной, хотя неясно, насколько такие дефекты важны для работы фермента in vivo.
И в заключение необходимо отметить, что фосфолипаза Аг ответственна за высвобождение из мембраны арахидоновой кислоты, последующее превращение которой в лейкотриены и простагландины является частью воспалительного процесса. Стероиды, обладающие противоспалительным эффектом, активируют группу белков, называемых липокортинами, которые в свою очередь специфически ингибируют фосфолипазу Аг. Липокортины являются также субстратами протеинкиназы С и тирозиновых протеинкиназ, которые, вероятно, могут таким образом участвовать в регуляции активности липокортинов. Ингибирующий эффект липокортинов, по-видимому, связан не с образованием прочного комплекса с фосфолипазой Аг, а с их взаимодействием непосредственно с мембраной.
фосфоглицеридов. В зависимости от места действия на субстрат (позиционной специфичности) различают фосфолипазы A 1 , A 2 , Си D(хим. связи, к-рые гидролизуют эти Ф., показаны на ф-ле I); лизофосфолипиды расщепляются под действием Ф. L(ф-ла II; существование позиционно специфичных Ф. L 1 и L 2 не доказано). Ф. В - устаревшее назв. препаратов, обладающих активностью по типу Ф. А и L.X - остаток холина, серина, мио
-инозита и др.; для Ф. L 1 R 2 =C(O)R 4 , R 3 =H; для Ф. L 2 R 2 =H, R 3 =C(O)R 4
Каждое из семейств Ф. неоднородно и включает ферменты, значительно отличающиеся по мол. массам, субъединичному составу и др. св-вам. Все Ф. наиб. активно катализируют гидролиз на пов-сти раздела фаз фосфолипид - ; медленно гидролизуют водорастворимые субстраты.
Ф. A 1 в большинстве своем - внутриклеточные ферменты, часто мембраносвязанные, не нуждаются в коферменте. Их мол. массы варьируют в пределах 15-90 тыс.; оптимальная каталитич. проявляется при рН 4,0 (для лизосо-мальных ферментов) или 8,0-9,5 (для ферментов микросом, плазматич. мембран и цитозоля); широко распространены в животных тканях (печень, сердце, мозг) и в микроорганизмах (Bacillus subtilis, В. megateiium, Mycobacter phlei, Escherichia coli).
Ф. A 2 - наиб, изученные представители Ф. Известны 3 группы Ф. A 2: 1) ферменты ядов змей, рептилий и насекомых, существующие в виде большого кол-ва изоформ (см.
Изофер-менты)
2) ферменты поджелудочной железы млекопитающих, продуцирующиеся в организме в виде зимогенов (предшественников с большей мол. массой) и активирующиеся трипсином; 3) внутриклеточные ферменты из крови и тканей животных, среди к-рых имеются как р-римые, так и мембра-носвязанные. Ф. 2 >
первых двух подгрупп являются водорастворимыми ферментами с мол. м. 11-19 тыс. (нек-рые активны в виде димеров), обладают высокой стабильностью благодаря большому числу (6-7) дисульфидных связей; оптимальная каталитич. активность при рН 7,5-9,0; рI от 4,0 до 10,5; кофермент - Ca 2+ . Для мн. представителей этих подгрупп Ф. известны первичная и пространственная структура; в активном центре обнаружены остатки гистидина и аспара-гиновой к-ты. Cв-ва внутриклеточных Ф. A 2 (третья подгруппа) зависят от субклеточной локализации фермента. Их мол. м. 12-75 тыс.; оптимальная каталитич. активность при рН 4,2-9,0; нек-рые ферменты этой подгруппы не содержат коферментов.
Ф. L выделены из растений, микроорганизмов, яда пчел, тканей млекопитающих. Ферменты этой группы крайне неспецифичны, катализируют гидролиз разл. сложноэфирных связей, обладают литическим (разрушающим) действием по отношению к биол. мембранам (что обусловливает их ). Мол. м. Ф. L 15-65 тыс., они менее стабильны, чем Ф. А; их оптимальная каталитич. активность проявляется при рН от 4,5 (лизосомальный фермент) до 10,0 (ферменты ядов); Ф. Lне имеют коферментов, не ингибируются этилендиамин-тетрауксусной к-той; нек-рые Ф. Lингибируются диизопро-пилфторфосфатом и п-хлормеркурбензойной к-той; универсальные для всех Ф. L -
ПАВ.
Ф. Собнаружены у бактерий Clostridium, Bacillus и Pseudo-monas, а также в клетках млекопитающих (печень, мозг, поджелудочная железа). Для нек-рых из них характерна строгая специфичность по отношению к спиртовой группе молекулы субстрата, напр. к остатку холина (Ф. C x) и мио
-инозита (Ф. С и). Мол. м. Ф. С от 23 до 51 тыс., Zn 2+ являются для них коферментом и стабилизатором; оптимальная каталитич. активность при рН ок. 7 для Ф. C x и при рН < 7 для Ф. С и.
Ф. Dобнаружены в растениях (овощи, водоросли), микроорганизмах и в тканях животных. Их мол. м. 90-116 тыс.; оптимальная каталитич. активность при рН 4,7-8,0. Катион-ные ПАВ ингибируют Ф . D
, анионные - активируют.
Помимо гидролитич. ф-ции Ф. обладают трансацилазной (Ф. A 1 , A 2 и L) и транс фосфатидилазной (Ф. Си D) активностью.
Ф. играют важную роль в обмене липидов в живых организмах. Их используют для определения структуры фосфо-глицеридов и места их локализации в мембранах.
Лит.:
Брокерхоф X., Дженсен Р., Липолитические ферменты, пер. с
англ., M., 1978, с. 242-356; Van den Bosch H., "Biochim. et Biophys. Acta", 1980, v. 604, № 2, p. 191-246; Dennis E. А., в кн.: The enzymes, 3 ed., v. 16, N. Y.- L., 1983, p. 307-53. T. В. Романова.
Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "ФОСФОЛИПАЗЫ" в других словарях:
Ферменты класса гидролаз; катализируют гидролиз фосфоглицеридов. В зависимости от места действия на фосфоглицерид различают Ф. А, В, С и D. Ф. А отщепляет остаток жирной к ты в положении 2 (образующийся при этом токсич. лизофосфатид гидролизуется … Биологический энциклопедический словарь
Фосфолипаза (англ. phospholipase) фермент, который гидролизует фосфолипиды. В зависимости от положения гидролизуемой связи в фосфолипиде различают 4 основных класса фосфолипаз: A, B, C и D. Классификация Схема фосфолипида и положения эфирных… … Википедия
- (син. лецитиназы) ферменты класса гидролаз (КФ 3.1.4.3. и 3.1.4.4), катализирующие расщепление сложноэфирных связей в фосфолипидах … Большой медицинский словарь
Фосфолипаза А2 пчелиного яда во внеклеточном пространстве вблизи липидного бислоя. Полярные группы фосфолипидов находятся между жёлтой и красной плосткостями. Неполярные ацильные цепи между красной и чёрной плоскостями … Википедия
Фосфолипаза - фермент, гидролизующий фосфолипиды. Различают 4 основных класса фосфолипаз: A, B, C и D, каждый из которых гидролизует определенную связь в фосфолипиде. Фосфолипазы класса А подразделяются на фосфолипазы A1, отщепляющие SN-1 ацильную цепь фосфолипида и фосфолипазы A2, отщепляющие SN-2 ацильную цепь. Среди фосфолипаз А2 выделяют:
- внеклеточные фосфолипазы А2 ядов змей, рептилий и насекомых
- панкреатическую фосфолипазу
- внутриклеточные фосфолипазы А2
Панкреатическая фосфолипаза
Панкреатическая фосфолипаза - фосфолипаза класса А2 (КФ 3.1.1.4), липолитический фермент , разлагающий жиры пищи (триглицериды). Секретируется в виде профермента поджелудочной железы профосфолипазы, который активируется в тонкой кишке трипсином (Саблин О.А. и др.). Оптимальная кислотность для каталитической активности панкреатической фосфолипазы 7,5–9,0 рН . «Работает» как фермент в присутствии Ca 2+ (являющимся коферментом для фосфолипазы).При гидролитическом расщеплении лецитина желчи фосфолипазой А образуется лизолецитин . Дальнейший метаболизм лизолецитина катализируется фосфолипазой В, которая тормозится желчными кислотами (Маев И.В. и др.)
