Жасуша мембраналарындағы PtdIns(4,5)P2 липидінің ролі мен функциялары
Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate
Жасуша мембраналарының маңызды липиді – PtdIns(4,5)P2 (PIP2). Құрамы, қалыптасу жолдары, жасуша сигналдарын жеткізудегі рөлі туралы ақпарат. PIP2, липидтер, жасушалар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Фосфатидил инозитол 4,5-бифосфат немесе PtdIns(4,5)P2, сондай-ақ PIP2 немесе PI(4,5)P2 деп те аталады, жасуша мембраналарының шағын фосфолипидтік құрауышы болып табылады. PtdIns(4,5)P2 плазмалық мембранада жинақталады, онда ол көптеген маңызды сигналдық ақуыздар үшін субстрат болып табылады. PIP2 сонымен қатар ақуыздарды сұрыптауға қатысатын липидтік кластерлер құрайды. PIP2 негізінен PI(4)P-ден I типті фосфатидил инозитол 4-фосфат 5-киназалар арқылы түзіледі. Метазоандарда PIP2 PI(5)P-ден II типті фосфатидил инозитол 5-фосфат 4-киназалар арқылы да түзілуі мүмкін.
Phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate or PtdIns(4,5)P2, also known simply as PIP2 or PI(4,5)P2, is a minor phospholipid component of cell membranes. PtdIns(4,5)P2 is enriched at the plasma membrane where it is a substrate for a number of important signaling proteins. PIP2 also forms lipid clusters that sort proteins. PIP2 is formed primarily by the type I phosphatidylinositol 4 phosphate 5 kinases from PI(4)P. In metazoans, PIP2 can also be formed by type II phosphatidylinositol 5 phosphate 4 kinases from PI(5)P.
PIP2-нің май қышқылдары түрлер мен тіндерге қарай өзгеруі мүмкін, бірақ ең көп таралғандары – 1-орындағы стеар және 2-орындағы арахидон қышқылдары.
The fatty acids of PIP2 are variable in different species and tissues, but the most common fatty acids are stearic in position 1 and arachidonic in 2.
Сигнал беру жолдары
PIP2 көптеген жасушалық сигналдық жолдардың құрамында болады, оның ішінде PIP2 циклы, PI3K сигналды беру және PI5P метаболизмі. Соңғы кезде ол ядрода, функциясы белгісіз екені анықталды.
PIP2 is a part of many cellular signaling pathways, including PIP2 cycle, PI3K signalling, and PI5P metabolism. Recently, it has been found in the nucleus with unknown function.
Мембранаға жақын цитоскелет динамикасы
PIP2 талшықты актинді (F актин) ұйымдастыру, полимерлену және тармақталуын F актин реттеуші ақуыздарға тікелей байланысу арқылы реттейді.
PIP2 regulates the organization, polymerization, and branching of filamentous actin (F actin) via direct binding to F actin regulatory proteins.
IP3/DAG жолы
PIP2 G белдікті жұпталған рецепторларға лигандтардың байланысуы арқылы басталатын IP3/DAG жолында аралық зат ретінде қызмет етеді, Gq альфа-кішібірлігін белсендіреді. PtdIns(4,5)P2 фосфолипаза C (PLC) ферменті үшін субстрат болып табылады, бұл фермент α1 адренергиялық рецепторлар сияқты белок рецепторлары арқылы белсендіріледі және мембранаға байланған. PIP2 көптеген мембраналық ақуыздар мен иондық каналдардың, мысалы M каналының жұмысын реттейді. PLC-нің PIP2-ні катализдеу нәтижесінде инозитол 1,4,5-трифосфат (InsP3; IP3) және диацилглицерол (DAG) түзіледі, олардың екеуі де екінші хабаршылар ретінде қызмет етеді. Бұл каскадта DAG жасуша мембранасында қалады және протеинкиназа C (PKC) арқылы сигнал каскадын белсендіреді. PKC өз кезегінде басқа цитоплазмалық ақуыздарды фосфорилирлеу арқылы белсендіреді. PKC-нің әсерін фосфатазалар кері қайтара алады. IP3 цитоплазмаға еніп, тегіс эндоплазмалық тордағы (ER) IP3 рецепторларын белсендіреді, бұл тегіс ER-дегі кальций каналдарын ашып, кальций иондарын цитозолға арнайы Ca2+ каналдары арқылы жұмылдыруға мүмкіндік береді. Кальций басқа ақуыздарды белсендіре отырып, каскадқа қатысады.
PIP2 functions as an intermediate in the IP3/DAG pathway, which is initiated by ligands binding to G protein coupled receptors activating the Gq alpha subunit. PtdIns(4,5)P2 is a substrate for hydrolysis by phospholipase C (PLC), a membrane bound enzyme activated through protein receptors such as α1 adrenergic receptors. PIP2 regulates the function of many membrane proteins and ion channels, such as the M channel. The products of the PLC catalyzation of PIP2 are inositol 1,4,5 trisphosphate (InsP3; IP3) and diacylglycerol (DAG), both of which function as second messengers. In this cascade, DAG remains on the cell membrane and activates the signal cascade by activating protein kinase C (PKC). PKC in turn activates other cytosolic proteins by phosphorylating them. The effect of PKC could be reversed by phosphatases. IP3 enters the cytoplasm and activates IP3 receptors on the smooth endoplasmic reticulum (ER), which opens calcium channels on the smooth ER, allowing mobilization of calcium ions through specific Ca2+ channels into the cytosol. Calcium participates in the cascade by activating other proteins.
Қосылатын фосфолипидтер
І сыныптағы PI3 киназалар PtdIns(4,5)P2-ні фосфорилдайды, нәтижесінде фосфатидилинозитол (3,4,5) трифосфаты (PtdIns(3,4,5)P3) түзіледі, ал PtdIns(4,5)P2 PtdIns4P-ден өзгеруі мүмкін. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5)P3 және PtdIns(4,5)P2 ферменттер үшін субстраттар ғана емес, сонымен қатар плазмалық мембранаға белоктарды тартуға және сигналдық каскадтарды келесідей белсендіруге көмектесетін белгілі бір домендерге байланысатын доктау фосфолипидтері болып табылады. PtdIns(3,4,5)P3-ті белсендіретін белоктардың мысалдары: Akt, PDPK1, Btk1. PtdIns(4,5)P2-нің тікелей әсерінің бір механизмі – өсу гормонын босататын гормон арқылы өсу гормонының босатылуындағы шағын функция ретінде Na+ каналдарын ашу.
Class I PI 3 kinases phosphorylate PtdIns(4,5)P2 forming phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphate (PtdIns(3,4,5)P3) and PtdIns(4,5)P2 can be converted from PtdIns4P. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5)P3 and PtdIns(4,5)P2 not only act as substrates for enzymes but also serve as docking phospholipids that bind specific domains that promote the recruitment of proteins to the plasma membrane and subsequent activation of signaling cascades. Examples of proteins activated by PtdIns(3,4,5)P3 are Akt, PDPK1, Btk1. One mechanism for direct effect of PtdIns(4,5)P2 is opening of Na+ channels as a minor function in growth hormone release by growth hormone releasing hormone.
Калий арналары
Ішкі түзетуші калий арналарының жұмыс істеуі үшін PIP2 молекуласының бекітілуі қажет екені көрсетілді.
Inwardly rectifying potassium channels have been shown to require docking of PIP2 for channel activity.
G ақуызбен жұпталған рецепторлар
PtdIns(4,5)P2 тікелей байланыс арқылы А класы G белдікті жұптасқан рецепторлардың (GPCR) белсенді күйін тұрақтандырып, олардың нақты G белдіктеріне қатысты таңдаулылығын күшейтеді.
PtdIns(4,5)P2 has been shown to stabilize the active states of Class A G protein coupled receptors (GPCRs) via direct binding, and enhance their selectivity toward certain G proteins.
G ақуызбен жұпталған рецепторлы киназалар
PIP2, G протеинімен байланысқан рецептор киназасы 2 (GRK2) GRK2-нің үлкен бөлігіне байланысу арқылы мембранаға тартылатыны көрсетілді. Бұл GRK2-ні тұрақтандырады, сондай-ақ оны GPCR түріне жататын бета-адренергиялық рецептордың тиімдірек фосфорилирленуіне жағдай жасайтын күйге келтіреді.
PIP2 has been shown to recruit G protein coupled receptor kinase 2 (GRK2) to the membrane by binding to the large lobe of GRK2. This stabilizes GRK2 and also orients it in a way that allows for more efficient phosphorylation of the beta adrenergic receptor, a type of GPCR.