FOSFOLIPÁZY: STRUKTURA, FUNKCE, TYPY - BIOLOGIE - 2025

Tyto fosfolipasy jsou enzymy, které katalyzují hydrolýzu fosfolipidů. Jedná se o nejhojnější a nejdůležitější lipidy v membránách všech buněčných organismů a mají strukturální, metabolické a signální funkce. Fosfolipidy jsou chemické molekuly amfipatické povahy, to znamená, že mají hydrofilní polární konec a hydrofobní nepolární konec.

Polární konec je tvořen molekulami spojenými s fosfátovou skupinou molekuly diacylglycerol 3-fosfátu. Nepolární konec je tvořen dvěma alifatickými řetězci, které jsou esterifikovány na molekulu glycerolu prostřednictvím uhlíků v pozicích C-1 a C-2.

Reprezentace struktury fosfolipázy A (Zdroj: Cookie, přes Wikimedia Commons)

Fosfolipázy pracují hydrolýzou kterékoli ze čtyř esterových vazeb, které spojují alifatické řetězce, fosfátovou skupinu nebo „hlavní“ skupiny, které identifikují každý typ fosfolipidu.

Produkty jeho enzymatického působení odpovídají lysofosfolipidům, diacylglycerolům nebo fosfatidovým kyselinám, které mohou být také substráty pro jiné fosfolipázové nebo lipázové enzymy obecně.

Existují ve většině buněk jako sekretované proteiny, transmembránové proteiny nebo jako intracelulární enzymy s více a rozmanitými funkcemi, mezi nimiž vyniká jejich účast v signalizačních kaskádách.

Struktura

Některé fosfolipázy, jako jsou fosfolipázy A, patří mezi nejmenší popsané enzymy s hmotností mezi 13 a 15 kDa, zatímco jiné, jako jsou fosfolipázy C a D, přesahují 100 kDa.

V závislosti na typu zvažované fosfolipázy to mohou být rozpustné proteiny nebo integrální membránové proteiny, které do značné míry podmiňují vlastnosti jejich aminokyselinových sekvencí a jejich strukturální uspořádání.

Některé z těchto enzymů mají ve své struktuře specifická místa pro vazbu dvojmocných kationtů, jako je vápník, které, jak se zdá, mají důležitou roli ve své katalytické aktivitě.

Mnoho z těchto enzymů je syntetizováno jako zymogeny (neaktivní prekurzory), které pro svou aktivaci vyžadují proteolytické působení jiných enzymů. Jeho aktivita je regulována mnoha buněčnými faktory.

Funkce

Nejvýznamnější funkcí fosfolipázových enzymů je degradace membránových fosfolipidů, a to buď pro čistě strukturální, metabolické nebo intracelulární komunikační účely.

Kromě těchto degradačních funkcí mohou tyto enzymy hrát důležitou roli v určitých biosyntetických procesech, protože provádějí úkoly „remodelace“, když působí v synergii s jinými proteiny acyltransferázy za účelem změny kostry mastných kyselin různých fosfolipidů.

Mezi popsané biosyntetické procesy závislé na fosfolipáze jsou popsány produkce kyseliny arachidonové a biosyntéza prostaglandinů, prostacyklinů, tromboxanů a dalších.

Funkce v signalizaci

Fosfolipáza C se účastní hydrolýzy fosfatidylinositolů a uvolňuje z nich odvozené molekuly, které mají důležité funkce jako druhé posly v četných intracelulárních komunikačních a signalizačních procesech.

Typy

Existují dvě hlavní sady fosfolipáz: acylhydrolasy a fosfodiesterázy. Klasifikace v každé sadě je založena na poloze hydrolytického řezu, který provádějí na různých esterových vazbách, které spojují „kousky“ fosfolipidů, na které působí.

Nejsou striktně specifické s ohledem na typ fosfolipidu (podle identity polární skupiny nebo jeho uhlovodíkových řetězců), ale spíše s ohledem na polohu vazeb v páteři glycerol 3-fosfátu nebo 1,2-diacyl glycerolu 3 fosfát.

Fosfolipázy A a B patří do skupiny acylhydrolas, zatímco fosfolipázy C a D patří k fosfodiesterázám.

Fosfolipáza A

Tato skupina fosfolipáz je zodpovědná za hydrolýzu acylesterů, které jsou připojeny k uhlíkům v pozicích C-1 a C-2 molekuly diacylglycerolu.

Fosfolipázy AI jsou známé jako ty, které hydrolyzují esterové vazby mezi alifatickým řetězcem a uhlíkem 1 a A2, které hydrolyzují esterové vazby mezi alifatickým řetězcem a uhlíkem 2 glycerolu.

Fosfolipázy AI jsou obecně intracelulární proteiny, velké velikosti a obecně spojené s plazmatickou membránou. Na druhé straně fosfolipázy A2 jsou stabilní extracelulární proteiny, velmi malé velikosti a rozpustné ve vodě.

První popsané fosfolipázy byly ty typu A2, které byly získány z pankreatických šťáv savců a jedu hadů kobry.

Fosfolipáza B

Enzymy patřící do této skupiny mohou hydrolyzovat esterové vazby mezi kterýmkoli ze dvou řetězců mastných kyselin fosfolipidu (v polohách C-1 a C-2) a mohou také působit na lysofosfolipidy.

Byly nalezeny v mnoha druzích mikrobů, prvoků a savčích buněk a jsou součástí virulenčních faktorů mnoha patogenních hub.

Fosfolipázy C a D

Enzymy patřící do této skupiny jsou zodpovědné za hydrolýzu fosfodiesterových vazeb mezi molekulou glycerolu a fosfátovou skupinou (fosfolipáza C) produkující 1,2-diacylglyceroly, a mezi fosfátovou skupinou a polární skupinou k ní připojenou (fosfolipáza D), produkující fosfatidové kyseliny.

Fosfolipáza C byla nejprve vyčištěna z kultivačního média mnoha typů bakterií, ale nachází se v celé řadě savčích buněk.

Většina z těchto enzymů působí přednostně na fosfatidylcholin, ale vykazuje aktivitu proti jiným fosfolipidům, jako je fosfatidylinositol.

Fosfolipáza D byla široce studována v rostlinných tkáních, jako jsou zelí, bavlna a semena kukuřice atd. Bylo však také zjištěno u savců a některých mikroorganismů. Jsou to velké enzymy, obvykle s molekulovou hmotností více než 100 kDa.

Fosfolipázy L nebo hladké fosfolipázy

Jedná se o enzymy odpovědné za hydrolýzu mastných kyselin vázaných na lysofosfolipidy (fosfolipidy, na které fosfolipáza A působí například a které mají připojený jediný řetězec mastných kyselin).

Jsou známy jako fosfolipázy L1 a fosfolipázy L2 v závislosti na atomu uhlíku molekuly glycerolu, na který působí.

Tyto enzymy byly vyčištěny z mnoha mikroorganismů, jedu hmyzu, eozinofilních buněk a mnoha různých savčích tkání.

Reference

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipázy: Přehled. V J. Walker (Ed.), Lipases and Phospholipases (2nd ed., P. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Fosfolipázy. In The Enzymes svazek XVI (str. 47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esterázy, lipázy a fosfolipázy: od struktury po klinický význam. Bordeaux: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfoglyceridy a fosfolipázy. Annu. Biochem., 35, 157-194.