FOSFOLIPAZELE: STRUCTURĂ, FUNCȚII, TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Cele fosfolipazele sunt enzime care catalizează hidroliza fosfolipidelor. Acestea sunt cele mai abundente și importante lipide din membranele tuturor organismelor celulare și au atât funcții structurale, cât și metabolice și de semnalizare. Fosfolipidele sunt molecule chimice de natură amfipatică, adică au un capăt polar hidrofil și un capăt apolar hidrofob.

Capătul polar este format din moleculele asociate cu gruparea fosfat a unei molecule de diacil glicerol 3-fosfat. Capătul apolar este alcătuit din cele două lanțuri alifatice care sunt esterificate la molecula de glicerol prin carboni la pozițiile C-1 și C-2.

Reprezentarea structurii fosfolipazei A (Sursa: Cookie, prin Wikimedia Commons)

Fosfolipazele funcționează prin hidrolizarea oricăreia dintre cele patru legături ester care leagă lanțurile alifatice, grupul fosfat sau grupurile „cap” care identifică fiecare tip de fosfolipid.

Produsele acțiunii sale enzimatice corespund lizofosfolipidelor, diacilglicerolilor sau acizilor fosfatidici, care pot fi, de asemenea, substraturi pentru alte enzime fosfolipaze sau lipaze în general.

Ele există în majoritatea celulelor sub formă de proteine ​​secretate, proteine ​​transmembranare sau ca enzime intracelulare cu funcții multiple și variate, printre care se remarcă participarea lor la semnalizarea cascadelor.

Structura

Unele fosfolipaze, cum ar fi fosfolipazele A, sunt printre cele mai mici enzime descrise, cu greutăți între 13 și 15 kDa, în timp ce altele, cum ar fi fosfolipazele C și D, depășesc 100 kDa.

În funcție de tipul de fosfolipază care este considerat, acestea pot fi proteine ​​solubile sau proteine ​​integrale ale membranei, care condiționează foarte mult caracteristicile secvențelor de aminoacizi și aranjamentele structurale ale acestora.

Unele dintre aceste enzime au situri specifice în structura lor pentru legarea cationilor divalenți, cum ar fi calciul, care par să aibă roluri importante în activitatea lor catalitică.

Multe dintre aceste enzime sunt sintetizate sub formă de zimogeni (precursori inactivi) care necesită acțiunea proteolitică a altor enzime pentru activarea lor. Activitatea sa este reglementată de mulți factori celulari.

Caracteristici

Funcția cea mai proeminentă a enzimelor fosfolipazice este aceea a degradării fosfolipidelor membranare, fie în scopuri de comunicare pur structurale, metabolice sau intracelulare.

În plus față de aceste funcții de degradare, aceste enzime pot avea acțiuni importante în anumite procese biosintetice, deoarece îndeplinesc sarcini de „remodelare” atunci când acționează în sinergie cu alte proteine ​​aciltransferază pentru a modifica scheletul acidului gras al diferitelor fosfolipide.

Printre procesele biosintetice dependente de fosfolipază, care au fost descrise, se numără producția de acid arahidonic și biosinteza prostaglandinelor, prostaciclinelor, tromboxanilor și altele.

Funcții în semnalizare

Fosfolipasa C participă la hidroliza fosfatidilinositolilor, eliberând molecule derivate din acestea care au funcții importante ca alți mesageri în numeroase procese de comunicare și semnalizare intracelular.

Tipuri

Există două seturi principale de fosfolipaze: acilhidrolaze și fosfodiesteraze. Clasificarea în cadrul fiecărui set se bazează pe poziția tăierii hidrolitice pe care le realizează pe diferitele legături esterice care unesc „bucățile” fosfolipidelor pe care acționează.

Nu sunt strict specifice în ceea ce privește tipul de fosfolipide (în funcție de identitatea grupului polar sau a lanțurilor sale de hidrocarburi), ci mai degrabă în ceea ce privește poziția legăturilor în coloana vertebrală a glicerolului 3-fosfat sau a 1,2-diacil glicerolului 3- fosfat.

Fosfolipazele A și B aparțin grupului acilhidrolazelor, în timp ce fosfolipazele C și D aparțin fosfodiesterazelor.

Fosfolipază A

Această grupare de fosfolipaze este responsabilă de hidroliza acil-esterilor care sunt atașate de carboni la pozițiile C-1 și C-2 ale moleculei de diacilglicerol.

Fosfolipazele A1 sunt cunoscute ca cele care hidrolizează legăturile esterice dintre lanțul alifatic și carbonul 1 și A2, care hidrolizează legăturile esterice dintre lanțul alifatic și carbonul 2 al glicerolului.

Fosfolipazele A1 sunt în general proteine ​​intracelulare, cu dimensiuni mari și în general asociate cu membrana plasmatică. Fosfolipazele A2, pe de altă parte, sunt proteine ​​extracelulare stabile, de dimensiuni foarte mici și solubile în apă.

Primele fosfolipaze descrise au fost cele de tip A2, care au fost obținute din sucurile pancreatice de mamifere și veninul de șarpe cobra.

Fosfolipază B

Enzimele aparținând acestei grupări pot hidroliza legăturile esterice dintre oricare dintre cele două lanțuri de acizi grași ai unui fosfolipid (la pozițiile C-1 și C-2) și pot acționa și asupra lizofosfolipidelor.

Au fost găsite în multe specii de microbi, protozoare și celule de mamifere și fac parte din factorii de virulență a multor ciuperci patogeni.

Fosfolipazele C și D

Enzimele aparținând acestei grupe sunt responsabile de hidroliza legăturilor fosfodiester dintre molecula de glicerol și grupa fosfați (Fosfolipasa C) care produce 1,2-diacilgliceroli și între grupul fosfat și grupul polar atașat la aceasta (fosfolipază D ), producând acizi fosfatidici.

Fosfolipasa C a fost purificată pentru prima dată din mediul de cultură al multor tipuri de bacterii, dar se găsește într-o mare varietate de celule de mamifere.

Majoritatea acestor enzime acționează în mod preferențial asupra fosfatidilcolinei, dar prezintă activitate împotriva altor fosfolipide, cum ar fi fosfatidilinositolul.

Fosfolipasa D a fost studiată pe scară largă în țesuturile plantelor precum varză, semințe de bumbac și porumb etc. Cu toate acestea, a fost detectat și la mamifere și unele microorganisme. Sunt enzime mari, de obicei mai mari de 100 kDa în greutate moleculară.

Fosfolipaze L sau fosfolipaze netede

Acestea sunt enzimele responsabile de hidroliza acizilor grași legați de lizofosfolipide (fosfolipide asupra cărora a acționat o fosfolipază A, de exemplu, și care au un singur lanț de acizi grași legați).

Ele sunt cunoscute sub numele de Fosfolipaze L1 și Fosfolipaze L2 în funcție de atomul de carbon al moleculei de glicerol pe care acționează.

Aceste enzime au fost purificate din multe microorganisme, veninul unor insecte, celule eozinofile și multe țesuturi de mamifere diferite.

Referințe

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipazele: o imagine de ansamblu. În J. Walker (Ed.), Lipaze și fosfolipaze (ediția a II-a, p. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Phospholipases. În Enzimele Vol. XVI (p. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esteraze, lipaze și fosfolipaze: de la structură la semnificație clinică. Bordeaux: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Biochimie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfogliceride și fosfolipaze. Annu. Rev. Biochem. , 35, 157-194.