Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ақуыз
Protein
Скрамблаза – жасуша мембранасының липидтік екі қабатындағы екі моноқабат арасында фосфолипидтердің транслокациясына жауапты ақуыз. Адамдарда фосфолипидтік скрамблазалар (PLSCR) hPLSCR1–hPLSCR5 деп аталатын бес гомологты ақуыз отбасын құрайды. Скрамблазалар – флиппазалар деп аталатын трансмембраналық липид тасымалдаушылардың жалпы отбасының мүшелері. Скрамблазалар флиппазалар мен флоппаздардан ерекшеленеді. Скрамблазалар, флиппазалар және флоппаздар – фосфолипидтерді тасымалдау ферменттерінің үш түрлі ферменттік тобы. Жасушаның ішкі жағына қараған ішкі қабатшада теріс зарядталған аминофосфолипидтер және фосфатидилэтаноламин болады. Сыртқы қабатшада фосфатидилхолин және сфингомиелин болады. Скрамблаза – жасуша мембранасында болатын, теріс зарядталған фосфолипидтерді ішкі қабатшадан сыртқы қабатшаға және керісінше тасымалдауға (араластыруға) қабілетті фермент.
Scramblase is a protein responsible for the translocation of phospholipids between the two monolayers of a lipid bilayer of a cell membrane. In humans, phospholipid scramblases (PLSCRs) constitute a family of five homologous proteins that are named as hPLSCR1–hPLSCR5. Scramblases are members of the general family of transmembrane lipid transporters known as flippases. Scramblases are distinct from flippases and floppases. Scramblases, flippases, and floppases are three different types of enzymatic groups of phospholipid transportation enzymes. The inner leaflet, facing the inside of the cell, contains negatively charged amino phospholipids and phosphatidylethanolamine. The outer leaflet, facing the outside environment, contains phosphatidylcholine and sphingomyelin. Scramblase is an enzyme, present in the cell membrane, that can transport (scramble) the negatively charged phospholipids from the inner leaflet to the outer leaflet, and vice versa.
Көрінісі
hPLSCR1, 3 және 4 тіндердің көптеген түрлерінде, шамалы ерекшеліктермен экспрессияланады, ал hPLSCR2 экспрессиясы тек қана ұрықта шектеледі. hPLSCR4 перифериялық қан лимфоциттерінде экспрессияланбайды, hPLSCR1 және 3 болса мида анықталған жоқ. Дегенмен, осы гендік экспрессияның функционалдық маңызы әлі толық түсініксіз. hPLSCR5 гені мен мРНҚ оның бар екенін көрсетеді, бірақ ақуызы әлі әдебиетте сипатталған жоқ.
Whereas hPLSCR1, 3, and 4 are expressed in a variety of tissues with few exceptions, expression of hPLSCR2 is restricted only to the testis. hPLSCR4 is not expressed in peripheral blood lymphocytes, whereas hPLSCR1 and 3 were not detected in the brain. However, the functional significance of this differential gene expression is not yet understood. While the gene and the mRNA of hPLSCR5 provide evidence of its existence, the protein has yet to be described in the literature.
Құрылымы
Скрамблаза ақуыздары орталық альфа спиральді қоршап тұрған 12 тізбекті бета-цилиндрді сақтайтын аймаққа ие. Бұл құрылым Tubby ақуызымен ұқсастық көрсетеді.
Scramblase proteins contain a region of conservation that possesses a 12 stranded beta barrel surrounding a central alpha helix. This structure shows similarity to the Tubby protein.
Ферменттерді белсендіру
Скрамблазаның ферменттік белсенділігі жасуша ішіндегі кальций концентрациясына байланысты. Қалыпты жағдайда жасушалардың ішіндегі кальций концентрациясы өте төмен болады; сондықтан скрамблазаның тыныш күйдегі белсенділігі төмен. Фосфолипидтердің қайта таралуы цитозольдік кальцийдің артуымен шақырылады және скрамблазаға тәуелді болып көрінеді, нәтижесінде липидтік екі қабаттың екі жапырағы арасында теріс зарядталған фосфолипидтердің симметриялық таралуына әкеледі. Барлық скрамблаздарда ферменттің кальциймен белсендірілуіне жауапты Ca2+ байланыстыру доменіне ұқсас EF-қол бар. Скрамблазаның белсенділігіне энергия қажет емес, яғни процеске аденозин трифосфатының ешқандай үлесі жоқ. Скрамблаздар пролинге бай ақуыздар, олар көптеген цистеинил сульфидрил топтарына ие, олар өзгерістерге бейім. Окистелу, нитрозилдеу және осы сульфидрил топтарының тоқтатылуы скрамблазаның белсенділігін арттырады. Серпалы жасушалы ауруы бар пациенттерде эритроциттердің бір бөлігінде олардың бетінде фосфатидилсериннің қалыптан тыс жоғарылаған көрінуі байқалады. Бұл пациенттердің эритроциттерінде окистелу стресі жоғары болғандықтан, скрамблазаның белсенділігінің артуы аурудың этиологиясында рөл атқаруы мүмкін деп есептеледі. Сонымен қатар, реактивті оттегі түрлерінің және жасушаішілік Ca2+ ағындарының апоптоз бағдарламасының бастапқы кезеңінде митохондрияға әсер ететіні жақсы белгілі. Апоптоз кезінде митохондриядағы PLSCR3-нің сульфидрилмен модификациялануы ішкі апоптоз жолдарының басталуының маңызды регуляторы болуы мүмкін.
The enzymatic activity of scramblase depends on the calcium concentration present inside the cell. The calcium concentration inside cells is, under normal conditions, very low; therefore, scramblase has a low activity under resting conditions. Phospholipid redistribution is triggered by increased cytosolic calcium and seems to be scramblase dependent, resulting in a symmetric distribution of negatively charged phospholipids between both leaflets of the lipid bilayer. All scramblases contain an EF hand like Ca2+binding domain that is probably responsible for the calcium activation of the enzyme. The activity of scramblase does not require energy, meaning that there is no contribution of adenosine triphosphate in the process. Scramblases are proline rich proteins, possessing many cysteinyl sulfhydryl groups that are prone to modifications. Oxidation, nitrosylation, and blockage of these sulfhydryl groups produce an enhanced scramblase activity. Patients with sickle cell disease exhibit a fraction of erythrocytes with an aberrantly enhanced exposure of phosphatidyl serine on their surface. As the erythrocytes of these patients have an enhanced oxidative stress, it is probable that increased scramblase activity might play a role in the etiology of the disease. Furthermore, it is well recognized that both reactive oxygen species and intracellular Ca2+ fluxes affect mitochondria at the beginning of the apoptotic program. Sulfhydryl modification of PLSCR3 in mitochondria during apoptosis may be a key regulator initiating the intrinsic apoptotic pathways.
Ядролық локализация тізбегі
Фосфолипидтік скремблаза 1 (PLSCR1) – липидтермен байланысатын ақуыз, ол классикалық емес NLS (257)GKISKHWTGI(266) арқылы ядроға еніп кіреді. Импортинмен комплекстелген скремблаза PLSCR1 ядролық локализация тізбегінің құрылымы рентгендік дифракция әдісімен 2,20 Ангстрем ажыратымдылықпен анықталды. Кардиолипин ішкі митохондриялық мембрананың люминальдық жағында синтезделетіндіктен, жаңа синтезделген кардиолипиннің көп бөлігі ішкі мембранадан сыртқы мембранаға тасымалдануы тиіс. PLSCR3 митохондриялық архитектураны, массаны және трансмембраналық потенциалды сақтау үшін қажетті ішкі мембранадан сыртқы мембранаға осы тасымалдану процесіне қатысады деп саналады.
Phospholipid scramblase 1 (PLSCR1), a lipid binding protein that enters the nucleus via the nonclassical NLS (257)GKISKHWTGI(266). The structure of the nuclear localisation sequence of scramblase PLSCR1 complexed to importin was determined using X ray diffraction with a resolution of 2.20 Ångströms. activity. As cardiolipin is synthesized in the luminal side of inner mitochondrial membrane, a major fraction of this newly synthesized pool of cardiolipin has to be translocated from the inner to the outer mitochondrial membrane. PLSCR3 has been proposed to be involved in this translocation from the inner to the outer membrane that is essential for maintaining the mitochondrial architecture, mass, and transmembrane potential.
Липидтердің метаболизмі
Жақындағы зерттеулер PLSCR3 және, аздаған дәрежеде PLSCR1, егеуқұйрықтарда май жинақталуын қалыпқа келтіруде маңызды екенін көрсетеді. Қан жасушаларынан өзге, PLSCR3 май және бұлшық ет жасушаларында айтарлықтай жоғары деңгейде экспрессияланады, олар май метаболизміне белсенді қатысады. PLSCR3 жоқ егеуқұйрықтарында, бақылау тобындағы егеуқұйрықтармен салыстырғанда, іш майының қалыптан тыс жинақталуы, глюкозаға төзбеушілік, инсулинге қарсылық және дислипидемия байқалды. PLSCR3 жоқ егеуқұйрықтарынан алынған май жасушалары бейтарап липидтермен толы болды. Бұл егеуқұйрықтардың қан плазмасында жоғары тығыздықтағы емес липопротеиндердің, холестериннің, триглицеридтердің, бос май қышқылдарының және лептиннің деңгейі жоғарылаған, ал адипонектин мөлшері төмендеген. Іш майының жинақталуы, үлкейген липидтермен толы май жасушаларының қалыптасуымен, 2-типті қант диабетінің пайда болуының басты тәуекел факторы болып табылады, бұл көбінесе метаболикалық синдром деп аталатын кең ауқымды метаболикалық бұзылыстың көрінісі. PLSCR гендерінің мутацияға ұшырауынан PLSCR ақуыздарының экспрессиясы және/немесе функциясы бұзылғанда, адамдарда осы сияқты аурулардың даму қаупін түсіну үшін PLSCR арқылы липид метаболизмін реттеу жөніндегі қосымша зерттеулер қажет.
Recent findings suggest that PLSCR3 and, to a lesser degree, PLSCR1 are critical to the normal regulation of fat accumulation in mice. In addition to blood cells, PLSCR3 is expressed to a significantly higher level in fat and muscle cells, which are actively involved in fat metabolism. PLSCR3 knockout mice showed an aberrant abdominal fat accumulation, glucose intolerance, insulin resistance, and dyslipidema as compared to controlled mice. Cultured fat cells from PLSCR3 knockout mice were engorged with neutral lipids. Blood plasma of these mice showed elevated levels of non high density lipoproteins, cholesterol, triglycerides, non esterified fatty acids, and leptin, but low adiponectin content. Abdominal fat accumulation with the formation of enlarged lipid engorged adipocytes has emerged as the key risk factor for the onset of type 2 diabetes, which is often a manifestation of a broader underlying metabolic disorder termed as metabolic syndrome. Further studies on the regulation of lipid metabolism by PLSCRs are required to understand the risk for development of similar diseases in humans when PLSCR genes are mutated, leading to a defective expression and/or function of PLSCR proteins.
Тромбоз
Белсенділенген кезде (тромбоциттерде) немесе зақымданған кезде (эритроциттерде, тромбоциттерде, эндотелийде және басқа жасушаларда) кейбір жасушалар өз беттерінде фосфолипид – фосфатидилсеринды көрсетеді және коагуляция каскадын іске қосу үшін катализатор ретінде әрекет етеді. Фосфатидилсериннің бетке шығуы скремблазалардың белсендірілуі нәтижесінде туындайды деп саналады. Фосфатидилсериннің жасуша бетінде көрінуінен тенназа және протромбиназа сияқты қан ұю каскадының бірнеше ферменттік кешендері белсендіріледі. Дегенмен, скремблаза отбасының ең көп зерттелген мүшесі PLSCR1 in vitro протеолипосомаларға қайта құрылғанда фосфолипидтерді транслокациялауда кемшіліктері бар екені көрсетілді. Соңғы зерттеулер PLSCR1 фосфатидилсериннің сыртқа шығуы үшін жеткіліксіз және қажет емес екенін көрсетсе де, PLSCR1-дің қан ұюына қатысы әлі де анық емес, бұл сыртқа шығу жолындағы қосымша мембраналық компоненттер туралы сұрақ тудырады. Бүгінгі күнге дейін PLSCR отбасының басқа ешбір анықталған мүшесінің қан ұюына қатысы туралы ешқандай мәлімет жоқ.
Upon activation (in platelets) or injury (in erythrocytes, platelets, endothelium, and other cells), certain cells expose the phospholipid phosphatidylserine on their surface and act as catalysts to induce the coagulation cascade. Surface exposure of phosphatidylserine is thought to be brought about by the activation of scramblases. Several enzyme complexes of blood coagulation cascade such as tenase and prothrombinase are activated by the cell surface exposure of the phosphatidylserine. However, the most studied member of the scramblase family PLSCR1 was shown to be defective in translocation of phospholipids when reconstituted into proteoliposomes in vitro. Although recent studies show that PLSCR1 is neither sufficient nor necessary for the phosphatidylserine externalization, the involvement of PLSCR1 in blood coagulation remains elusive, raising the question of additional membrane components in the externalization pathway. To date, no report is available on the involvement of any other identified member of PLSCRs in blood clotting.
Апоптоз
Апоптоздық жасуша өлімі экстринстік немесе интринстік жолдан бастау алатын протеолитикалық каспаза каскадымен сипатталады. Экстринстік жолды мембранаға байланысқан өлім рецепторлары іске қосады, нәтижесінде каспаза 8 белсендіріледі, ал интринстік жолды ДНК-ны зақымдайтын препараттар мен ультракүлгін сәулелену іске қосады, бұл митохондриялық деполяризацияға және одан кейін каспаза 9 белсендірілуіне әкеледі. PLSCR-лар экстринстік және интринстік апоптоздық жауаптарда маңызды рөл атқарады деп есептеледі, бұл жауаптар каспаза 8 белсендірілуі арқылы бір-бірімен байланысты. Белсендірілген каспаза 8 цитоплазмалық белок Bid-тің амин-терминалды бөлігін кесіп, t Bid-ді жасайды, ол апоптоз кезінде митохондрияға транслокацияланады. hPLSCR1 және оның митохондриялық әріптесі hPLSCR3, PKCδ-ның әсерінен PKCδ-мен шақырылған апоптоз кезінде фосфорилирленеді. hPLSCR1 фосфорилирленуінің салдары және жасушалық апоптоздық жауап кезіндегі оның әрекет ету механизмі әлі де нақты емес, бірақ фосфорилирленген hPLSCR3 каспаза 8-ге байланысты апоптозда маңызды талап болып табылатын t Bid-тің митохондрияға бағытталуын жеңілдетеді деп саналады. Белсенді t Bid фрагменті кардиолипинмен оң өзара әрекеттесу арқылы митохондрияға орналасады. Бұл белсендірілген t Bid, апоптоз кезінде цитохром c-нің босатылуын жеңілдететін цитохром c арналарын құру үшін Bax және Bak ақуыздарын белсендіреді. Экстринстік және интринстік апоптоз жолдарының ерте морфологиялық оқиғасы – фосфолипид фосфатидилсериннің беткейге шығуы, оның шамамен 96%-ы плазмалық мембрананың цитозольді жапырақшасында орналасқан. Фосфатидилсерин скрамблазалардың белсендірілуі арқылы экзоплазмалық жапырақшаға көшіріледі, бұл прокоагулянтты қасиеттерге және апоптоздық жасушаларды жұтып алып, тазартатын макрофагтарға фагоциттік сигнал беруге әкеледі. Скрамблинг әрекетіне көмектесетін басқа да байланысты ақуыздардың қатысуын жоққа шығаруға болмайды.
Apoptotic cell death is characterized by a proteolytic caspase cascade that emanates from either an extrinsic or an intrinsic pathway. The extrinsic pathway is initiated by membrane bound death receptors, leading to activation of caspase 8, whereas the intrinsic pathway is triggered by DNA damaging drugs and UV radiation, leading to mitochondrial depolarization and subsequent activation of caspase 9. PLSCRs are supposed to play an important role in both intrinsic and extrinsic apoptotic responses that are linked to each other via the activation of caspase 8. Activated caspase 8 causes the cleavage of the amino terminal portion of the cytosolic protein Bid to generate t Bid that is translocated into mitochondria during apoptosis. hPLSCR1 and its mitochondrial counterpart hPLSCR3 are phosphorylated by PKCδ during PKC δ induced apoptosis. While the consequence of hPLSCR1 phosphorylation and its mechanism of action during cellular apoptotic response remain unclear, phosphorylated hPLSCR3 is thought to facilitate mitochondrial targeting of t Bid that is an essential requirement in caspase 8 mediated apoptosis. The active t Bid fragment is shown to localize to mitochondria through a positive interaction with cardiolipin. This activated t Bid induces activation of Bax and Bak proteins to form cytochrome c channels that facilitate the release of cytochrome c during apoptosis. An early morphological event in both the extrinsic and the intrinsic apoptotic pathways is the surface exposure of the phospholipid phosphatidylserine, about 96% of which normally reside in the cytosolic leaflet of the plasma membrane. Phosphatidylserine is translocated to the exoplasmic leaflet by the activation of scramblases, leading to pro coagulant properties and providing a phagocytic signal to the macrophages that engulf and clear the apoptotic cells. The involvement of other associated proteins aiding scrambling activity cannot be ruled out.