פוספוליפזות: מבנה, פונקציות, סוגים - ביולוגיה - 2025

Phospholipases הם אנזימים כי לזרז הידרוליזה של פוספוליפידים. אלה הם השומנים השכיחים והחשובים ביותר בקרומים של כל האורגניזמים התאיים ויש להם פונקציות מבניות, מטבוליות ואיתות כאחד. פוספוליפידים הם מולקולות כימיות בעלות אופי אמפטי, כלומר יש להן קוטב קוטבי הידרופילי וקצה אפוליארי הידרופובי.

הקצה הקוטבי נוצר על ידי המולקולות הקשורות לקבוצת הפוספטים של מולקולה של דיאקסיל גליצרול 3-פוספט. הקצה האפוליארי מורכב משתי השרשראות האליפטיות המועתרות למולקולת הגליצרול דרך הפחמימות בתנוחות C-1 ו- C-2.

ייצוג מבנה הפוספוליפאז A (מקור: Cookie, באמצעות ויקימדיה Commons)

פוספוליפזים פועלים על ידי הידרוליזה של כל אחד מארבעת קשרי האסטר המקשרים בין שרשראות אליפטיות, קבוצת הפוספט או קבוצות "הראש" המזהות כל סוג של פוספוליפיד.

תוצרי פעולתו האנזימטית תואמים ליזופוספוליפידים, דיאקילגליצרולים או חומצות פוספטידיות, שיכולים גם הם להיות מצעים לאנזימים פוספוליפזים או ליפאזים בכלל.

הם קיימים ברוב התאים כחלבונים מופרשים, חלבוני טרנסממברנה או כאנזימים תוך תאיים עם פונקציות מרובות ומגוונות, ביניהם בולטת השתתפותם במערכות איתות.

מִבְנֶה

כמה פוספוליפאזים, כמו פוספוליפאזים A, הם מהאנזימים הקטנים ביותר שתוארו, עם משקולות בין 13 ל -15 kDa, בעוד שאחרים, כמו פוספוליפזים C ו- D, עולים על 100 kDa.

תלוי בסוג הפוספוליפאז שנחשב, אלה יכולים להיות חלבונים מסיסים או חלבוני קרום אינטגרלי, מה שמצב מאוד את המאפיינים של רצפי חומצות האמינו שלהם ואת הסדרים המבניים שלהם.

לחלק מהאנזימים הללו יש אתרים ספציפיים במבנה שלהם לכריכה של קטיונים דו-ערכיים כמו סידן, שנראים שיש להם תפקידים חשובים בפעילותם הקטליטית.

רבים מהאנזימים הללו מסונתזים כזימוגנים (מבשרי חוץ לא פעילים) הדורשים את הפעולה הפרוטאוליטית של אנזימים אחרים להפעלתם. פעילותה מוסדרת על ידי גורמים סלולריים רבים.

מאפיינים

הפונקציה הבולטת ביותר של אנזימי פוספוליפאז היא השפלה של פוספוליפידים ממברניים, למטרות תקשורת מבניות, מטבוליות או תאיות בלבד.

בנוסף לתפקודי השפלה הללו, אנזימים אלו יכולים לנקוט בפעולות חשובות בתהליכים ביו-סינתטיים מסוימים, מכיוון שהם מבצעים משימות "שיפוץ" כאשר הם פועלים בסינרגיה עם חלבוני acyltransferase אחרים כדי לשנות את שלד חומצות השומן של הפוספוליפידים השונים.

בין התהליכים הביוסינתטיים התלויים בזרחן, שתוארו, הם ייצור חומצה ארכידונית והביוסינתזה של פרוסטגלנדינים, פרוסטציקלינים, טרומבוקסנים ואחרים.

פונקציות באיתות

פוספוליפאז C משתתף בהידרוליזה של פוספטידילינוזיטולים, ומשחרר מולקולות שמקורן מאלו שיש להם תפקידים חשובים כמסרים שניים בתהליכי תקשורת ותוך איתות תוך-תאיים רבים.

סוגים

ישנן שתי קבוצות עיקריות של פוספוליפאזים: acylhydrolases ו- phosphodiesterases. הסיווג בתוך כל קבוצה מבוסס על מיקום החיתוך ההידרוליטי שהם מבצעים על קשרי האסטר השונים המאחדים את "החלקים" של הפוספוליפידים עליהם הם פועלים.

הם אינם ספציפיים בקשר לסוג הפוספוליפיד (בהתאם לזהות הקבוצה הקוטבית או שרשראות הפחמימנים שלה) אלא ביחס למיקומם של הקשרים בעמוד השדרה של גליצרול 3-פוספט או 1,2-דיאקיל גליצרול 3- פוֹספָט.

פוספוליפזים A ו- B שייכים לקבוצת האצילידרולאזים ואילו הפוספוליפזים C ו- D שייכים לפוספודיאסטרזים.

פוספוליפאז A

קבוצה זו של פוספוליפזים אחראית להידרוליזה של האציל-אסטרים המחוברים לפחמימות בתנוחות C-1 ו- C-2 של מולקולת הדיאקיל-גליצרול.

פוספוליפזות A1 ידועות כאלו הממצאות הידרוליזה של קשרי האסטר בין השרשרת האליפטית לפחמן 1 ו- A2, הממצאות הידרוליזציה של קשרי האסטר בין השרשרת האליפטית לפחמן 2 של גליצרול.

פוספוליפאזים A1 הם בדרך כלל חלבונים תוך-תאיים, גדולים בגודל וקשורים בדרך כלל לקרום הפלזמה. לעומת זאת פוספוליפזות A2 הם חלבונים חוץ-תאיים יציבים, בעלי גודל קטן מאוד ומסיסים במים.

הפוספוליפאזים הראשונים שתוארו היו אלה מסוג A2, שהושגו ממיצי לבלב של יונקים וארס של נחשי קוברה.

פוספוליפאז ב

האנזימים השייכים לקבוצה זו יכולים לבצע הידרוליזה של קשרי האסטר בין כל אחת משתי שרשראות חומצות השומן של פוספוליפיד (בתנוחות C-1 ו- C-2) ויכולות גם לפעול על ליזופוספוליפידים.

הם נמצאו במינים רבים של חיידקים, פרוטוזואה ותאי יונקים, והם חלק מגורמי הנגיף של פטריות פתוגניות רבות.

פוספוליפזים C ו- D

האנזימים השייכים לקבוצה זו אחראים על הידרוליזה של קשרי הפוספודיאסטר בין מולקולת הגליצרול לקבוצת הפוספטים (פוספוליפזה C) המייצרים 1,2-דיאקילגליצרולים, ובין קבוצת הפוספט לקבוצת הקוטב המחוברת אליו (פוספוליפאז D) ), מייצרת חומצות פוספטידיות.

פוספוליפאז C טוהר תחילה ממדיום התרבות של סוגים רבים של חיידקים, אך הוא נמצא במגוון רחב של תאי יונקים.

מרבית האנזימים הללו פועלים באופן עדיף על פוספטידילכולין, אך מראים פעילות כנגד פוספוליפידים אחרים כמו פוספטידילינוסיטול.

פוספוליפאז D נחקר באופן נרחב ברקמות צמחיות כמו כרוב, זרעי כותנה ותירס וכו '. עם זאת, הוא התגלה גם אצל יונקים וכמה מיקרואורגניזמים. מדובר באנזימים גדולים, בדרך כלל יותר מ- 100 kDa במשקל מולקולרי.

פוספוליפאזים L או פוספוליפאזות חלקות

אלה הם האנזימים האחראים על הידרוליזה של חומצות שומן המקושרות לליסופוספוליפידים (פוספוליפידים שעליהם פעל פוספוליפאז A למשל, ושאליהם מחוברת שרשרת חומצות שומן יחידה).

הם ידועים בשם Phospholipases L1 ו- Phospholipases L2 בהתאם לאטום הפחמן של מולקולת הגליצרול עליהם הם פועלים.

אנזימים אלו טוהרו ממיקרואורגניזמים רבים, ארסם של חרקים מסוימים, תאים אאוזינופילים ורקמות יונקים רבות ושונות.

הפניות

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., and Abousalham, A. (2018). פוספוליפזות: סקירה כללית. ב- J. Walker (Ed.), Lipases and Phospholipases (מהדורה שנייה, עמ '438). הומאנה.
2. דניס, EA (1983). פוספוליפאזים. בספר האנזימים כרך XVI (עמ '47). עיתונות אקדמית בע"מ
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). אסטראזות, ליפאזים ופוספוליפאזים: ממבנה למשמעות קלינית. בורדו: שפרינגר מדע + מדיה עסקית, LLC.
4. ראון, ג'יי.די (1998). בִּיוֹכִימִיָה. ברלינגטון, מסצ'וסטס: הוצאת ניל פטרסון.
5. ואן דינן, ל., ודה האס, ג '(1966). פוספוגליצרידים ופוספוליפאזים. Annu. הכמרית ביוכימ. , 35, 157-194.