Введение

Периферический мембранный белок
ОТОБРАЖАЕМОЕ НАЗВАНИЕ: Фосфолипаза А2

Фермент фосфолипаза А2 (EC 3.1.1.4, PLA2, систематическое название фосфатидилхолин 2-ацилгидролаза) катализирует расщепление жирных кислот во 2-й позиции фосфолипидов, гидролизуя связь между второй жирной кислотой “хвостом” и молекулой глицерина:

фосфатидилхолин + H2O = 1-ацилглицерофосфохолин + карбоксилат

Эта конкретная фосфолипаза специфически распознает sn-2 ацильную связь фосфолипидов и каталитически гидролизует эту связь, высвобождая арахидоновую кислоту и лизофатидилхолин, предшественник лизофатидной кислоты. При последующей модификации циклооксигеназами или липоксигеназами арахидоновая кислота превращается в активные соединения, называемые эйкозаноидами. Эйкозаноиды включают простагландины и лейкотриены, которые классифицируются как противовоспалительные и воспалительные медиаторы. Ферменты PLA2 широко распространены в тканях млекопитающих, а также в яде паукообразных, насекомых и змей. Яд пчел в основном состоит из мелиттина, который является стимулятором PLA2. Вследствие повышенного присутствия и активности PLA2, возникающих при укусе змеи или насекомого, арахидоновая кислота высвобождается из фосфолипидной мембраны в непропорциональном количестве. В результате в месте укуса возникает воспаление и боль. Существуют также прокариотические фосфолипазы А2. К другим типам фосфолипаз относятся фосфолипаза А1, фосфолипаза B, фосфолипаза C и фосфолипаза D.

Семьи

Фосфолипазы A2 включают несколько неродственных семейств белков, обладающих общей ферментативной активностью. Два наиболее известных семейства – секреторные и цитозольные фосфолипазы A2. К другим семействам относятся Ca2+ независимые PLA2 (iPLA2) и липопротеин-ассоциированные PLA2 (lp PLA2), также известные как ацетилгидролаза фактора активации тромбоцитов (PAF AH).

Секретируемые фосфолипазы А2 (sPLA2)

Внеклеточные формы фосфолипазы А2 были выделены из различных ядов (змеиного, пчелиного и осиного), практически из каждой изученной ткани млекопитающих (включая поджелудочную железу и почки), а также из бактерий. Для активности им требуется Ca2+. Панкреатическая sPLA2 обеспечивает начальное переваривание фосфолипидных соединений в пищевых жирах. Ядовитые фосфолипазы способствуют обездвиживанию добычи, вызывая лизис клеток. У мышей sPLA2 группы III участвуют в созревании сперматозоидов, а sPLA2 группы X предположительно участвуют в активации сперматозоидов. Показано, что sPLA2 усиливает воспаление у млекопитающих, катализируя первый этап арахидонового каскада путем расщепления фосфолипидов, что приводит к образованию жирных кислот, включая арахидоновую кислоту. Эта арахидоновая кислота затем метаболизируется с образованием нескольких воспалительных и тромбогенных молекул. Считается, что повышенные уровни sPLA2 способствуют развитию ряда воспалительных заболеваний и, как было показано, усиливают воспаление сосудов, коррелирующее с коронарными событиями при ишемической болезни сердца и остром коронарном синдроме, и, возможно, приводящее к острому респираторному дистресс-синдрому и прогрессированию тонзиллита. У детей повышенные уровни sPLA2 связаны с воспалением, которое, как считается, усугубляет астму и воспаление поверхности глаза (синдром сухого глаза). Повышенная активность sPLA2 наблюдается в спинномозговой жидкости людей с болезнью Альцгеймера и рассеянным склерозом и может служить маркером увеличения проницаемости гематоэнцефалического барьера. Существуют атипичные представители семейства фосфолипаз A2, такие как PLA2G12B, которые не проявляют фосфолипазной активности в отношении типичных субстратов фосфолипаз. Отсутствие ферментативной активности PLA2G12B указывает на то, что он может выполнять уникальную функцию, отличную от других sPLA2. Было показано, что у мышей с нокаутом гена PLA2G12B уровни VLDL значительно снижены, что позволяет предположить, что он может влиять на секрецию липопротеинов.

Цитозольные фосфолипазы А2 (cPLA2)

Внутриклеточные PLA2 группы IV также кальций-зависимы, но имеют иную трехмерную структуру и значительно больше, чем секретируемые PLA2 (более 700 аминокислотных остатков). Они содержат C2 домен и крупный каталитический домен. Эти фосфолипазы участвуют в процессах клеточной сигнализации, таких как воспалительная реакция. Они высвобождают арахидоновую кислоту из мембранных фосфолипидов. Арахидоновая кислота является одновременно сигнальной молекулой и предшественником для синтеза других сигнальных молекул, называемых эйкозаноидами, включая лейкотриены и простагландины. Некоторые эйкозаноиды синтезируются из диацилглицерола, высвобождаемого из липидного бислоя фосфолипазой C (см. ниже). Фосфолипазы A2 могут быть классифицированы на основе гомологии последовательностей.

Липопротеиносоединенные PLA2 (lp-PLA2)

Повышенные уровни lp PLA2 связаны с сердечными заболеваниями и могут способствовать развитию атеросклероза. Однако роль LP PLA2 в атеросклерозе может зависеть от его носителя в плазме, и ряд данных свидетельствует о том, что Lp PLA2, ассоциированный с ЛПВП, может значительно усиливать антиатерогенные свойства ЛПВП.

Механизм

Предполагаемый каталитический механизм панкреатической sPLA2 инициируется комплексом His 48/Asp 99/кальций в активном центре. Ион кальция поляризует карбонильный кислород sn2, а также координируется с молекулой каталитической воды w5. His 48 повышает нуклеофильность каталитической воды посредством второй молекулы воды, w6. Предполагается, что для преодоления расстояния между каталитическим гистидином и эфирной группой необходимы две молекулы воды. Считается, что основность His 48 усиливается за счет водородных связей с Asp 99. Замена His 48 на аспарагин сохраняет активность дикого типа, поскольку амидная функциональная группа аспарагина также способна снижать pKa, или константу диссоциации кислоты, мостовой молекулы воды. Лимитирующая стадия характеризуется разложением тетраэдрического интермедиата, состоящего из оксианиона, координированного с кальцием. Роль кальция также может быть воспроизведена другими относительно небольшими катионами, такими как кобальт и никель. Перед активацией в процессе пищеварения проформа PLA2 активируется трипсином. PLA2 также характеризуется наличием канала с гидрофобной стенкой, в котором гидрофобные аминокислотные остатки, такие как Phe, Leu и Tyr, служат для связывания субстрата. Другим компонентом PLA2 являются семь дисульфидных мостиков, оказывающих влияние на регуляцию и стабильное сворачивание белка. Он также вызывает высвобождение гистамина в человеческих базофилах.