Кіріспе
Фосфатидилинозитол (3,4) бифосфат (PtdIns(3,4)P2) – жасуша мембраналарының шағын фосфолипидтік құрауышы, бірақ маңызды екінші хабаршы. Плазмалық мембранада PtdIns(3,4)P2-нің пайда болуы бірқатар маңызды жасушалық сигналдық жолдарды белсендіреді. Мембранадағы барлық фосфолипидтердің 10%-дан азын инозитол фосфолипидтері құрайды. Фосфатидиллинозитол фосфаттары деп те аталатын фосфоинозитидтер (ПИ) жасушаның эндоплазмалық торшасында фосфатидилинозитол синтетазасы (ПИС) ақуызы арқылы синтезделеді. ПИ-лер жоғары деңгейде бөлінген; олардың негізгі құрауыштарына глицерин тірегі, стеарин және арахидон қышқылымен байытылған екі май қышқылы тізбегі және фосфат топтарының реттелуі органеллалар арасында ерекшеленетін инозитол сақинасы кіреді. Бұл киназалар мен фосфатазалар инозитол қант топтарының 3’, 4’ және 5’ позицияларында фосфорлану мен дефосфорлануды жүзеге асырады, әртүрлі фосфоинозитидтерді, соның ішінде PtdIns(3,4)P2-ні құрайды. [1] ПИ-киназалар фосфат топтарының байланысын катализдейді, ал ПИ-фосфатазалар ПИ-инозитол сақинасындағы үш позицияда фосфат топтарын алып тастайды, нәтижесінде ПИ-лердің жеті түрлі комбинациясы пайда болады. PtdIns(3,4)P2 инозитол сақинасының 4’ позициясында INPP4B фосфатазасымен және инозитол сақинасының 3’ позициясында TPTE (тензин гомологиясы бар трансмембраналық фосфатазалар) отбасының фосфатазаларымен дефосфорлануға ұшырайды. Бірқатар ақуыздардың PH домендері PtdIns(3,4)P2-ге байланысады, соның ішінде PKB-дегі PH домендері. I кластағы PI3 киназалар мен SHIP фосфатазаларының белсенділігі кезінде плазмалық мембранада PtdIns(3,4)P2-нің пайда болуы осы ақуыздардың плазмалық мембранаға транслокациялануына және осылайша олардың белсенділігіне әсер етеді. I және II кластағы фосфоинозитид-3 киназалар (PI3K) фосфоинозид PI4P-нің 3’ OH позициясын фосфорлану арқылы PtdIns(3,4)P2-ні синтездейді. SHIP1 және SH2 инозитол 5’ полифосфатазалары (SHIP2) PtdIns(3,4,5)P3-нің 5’ инозитол сақиналық позициясын дефосфорлану арқылы PtdIns(3,4)P2-ні құрайды. Плазмалық мембранадағы (ПМ) осы оң реттегіштерге қоса, 3 фосфатаза тензин гомологы (PTEN) PtdIns(3,4,5)P3 деңгейін дефосфорлану арқылы төмендету арқылы PtdIns(3,4)P2 өндірісінің теріс реттегіші ретінде әрекет етеді, нәтижесінде PtdIns(4,5)P2 пайда болады. Инозитол полифосфат-4 фосфатаза изоэнзимдері, INPP4A және INPP4B, сонымен қатар PtdIns(3,4)P2 теріс реттегіштері болып табылады, бірақ PtdIns(3,4)P2-нің 4 фосфатын гидролиздеу арқылы тікелей өзара әрекеттесу арқылы PI3P-ні құрайды. PtdIns(3,4)P2-нің PI3K жолындағы AKT (протеинкиназа B, PKB) белсенділігі үшін SHIP1 және 2 фосфатазалары арқылы PI-лердің реттелуі арқылы маңызды екендігі көрсетілді. Akt-тың белсенділігі оның PH домендері арқылы PtdIns(3,4)P2 және PtdIns(3,4,5)P3-мен өзара әрекеттесуі арқылы қабылданады және кейіннен белсендіріледі. PtdIns(3,4)P2 және PtdIns(3,4,5)P3-мен өзара әрекеттесу арқылы ПМ-мен байланысқаннан кейін, Akt PH және киназа домендері арасындағы автоингибиторлық өзара әрекеттесуді босату арқылы белсендіріледі. Осыдан кейін активациялық циклдегі T308 және гидрофобтық домендегі S437 фосфоинозит тәуелді киназа 1 (PDK1) және рапамицин кешенінің механикалық нысанасы 2 (mTORC2) арқылы фосфорлануға ұшырайды. Сынама түтігі эксперименттері PDK1-дің ПМ-де Akt-ты белсендіруге қажетті тартылуы PtdIns(3,4)P2 және PtdIns(3,4,5)P3-пен өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін екенін көрсетті. Бастапқыда PI(3,4,5)P3 фосфатазалық дефосфорлануы ісікті басушы PTEN-ге ұқсас антитуморалдық әсер етеді деп болжалды. Дегенмен, PI(3,4)P2 5 фосфатазалық SHIP протеиндерінің синтезі липидтердің байланысуы және одан кейінгі Akt активациясы нәтижесінде ісіктік жасушалардың тіршілік етуімен байланысты. Akt-тың белсенділігі метаболизмнің төменгі сатысындағы өзгерістерге, апоптозды басуға және жасушалардың көбеюіне әкеледі. Бұл жол және оның әсерлері қатерлі ісіктердің 50%-ында байқалады. Сонымен қатар, зерттеушілер PI(3,4)P2 деңгейінің көтерілуін және 4 фосфатаза INPP4B мутациясының сүт эпителийінің трансформациясын көрсетті. Жақында PtdIns(3,4)P2 клатринді эндоцитоз (CME) кезінде везикулдардың жетілуінде маңызды рөл атқаратыны анықталды. PtdIns(4)P синтездейтін SHIP2 фосфатазалары мен синаптожанин КМЭ процесінің басында клатрин құрылымдарына тартылады. PtdIns(4)P өндірісі PI3K C2α11 арқылы PtdIns(3,4)P2 синтезіне әкеледі, ал жаңадан синтезделген PtdIns(3,4)P2 SNX9 және SNX18 PX BAR доменді ақуыздарды жалдап, олар пайда болатын көпіршіктердің мойынтығын тарылтады, содан кейін динаминмен кесіліп, босатылады, везикулаларды құрайды. PI(3,4)P2 ПМ-де басқа да рөлдер атқарады, актин реттегіш ақуыздар арқылы цитоскелеттік қайта құруды ынталандырады, мысалы, ламеллиподин. Ламеллиподин ПМ-ге тартылады, онда оның PH домені арқылы PI(3,4)P2-мен өзара әрекеттесетіні саналады. ПМ-де болғаннан кейін, ол актин байланыстырушы ақуыздармен, мысалы, Ena/VASP-пен өзара әрекеттесу арқылы ламеллиподия актин желілерін және жасушалардың қозғалысын реттей алады.