FOSFOLIPASEN: STRUCTUUR, FUNCTIES, TYPEN - BIOLOGIE - 2026

De fosfolipasen zijn enzymen die de hydrolyse van fosfolipiden katalyseren. Dit zijn de meest voorkomende en belangrijke lipiden in de membranen van alle cellulaire organismen en hebben zowel structurele als metabolische en signaalfuncties. Fosfolipiden zijn chemische moleculen van amfipatische aard, dat wil zeggen dat ze een hydrofiel polair uiteinde en een hydrofoob apolair uiteinde hebben.

Het polaire uiteinde wordt gevormd door de moleculen die zijn geassocieerd met de fosfaatgroep van een molecuul diacylglycerol 3-fosfaat. Het apolaire uiteinde bestaat uit de twee alifatische ketens die zijn veresterd tot het glycerolmolecuul via de koolstofatomen op de C-1- en C-2-posities.

Vertegenwoordiging van de structuur van fosfolipase A (Bron: Cookie, via Wikimedia Commons)

Fosfolipasen werken door het hydrolyseren van een van de vier esterbindingen die alifatische ketens, de fosfaatgroep of de "kop" -groepen die elk type fosfolipide identificeren, verbinden.

De producten van zijn enzymatische werking komen overeen met lysofosfolipiden, diacylglycerolen of fosfatidinezuren, die ook substraten kunnen zijn voor andere fosfolipase- of lipase-enzymen in het algemeen.

Ze komen in de meeste cellen voor als uitgescheiden eiwitten, transmembraaneiwitten of als intracellulaire enzymen met meerdere en gevarieerde functies, waaronder hun deelname aan signaalcascades opvalt.

Structuur

Sommige fosfolipasen, zoals fosfolipasen A, behoren tot de kleinste beschreven enzymen met gewichten tussen 13 en 15 kDa, terwijl andere, zoals fosfolipasen C en D, meer dan 100 kDa bedragen.

Afhankelijk van het type fosfolipase dat wordt overwogen, kunnen dit oplosbare eiwitten of integrale membraaneiwitten zijn, die de kenmerken van hun aminozuursequenties en hun structurele rangschikking sterk bepalen.

Sommige van deze enzymen hebben specifieke plaatsen in hun structuur voor de binding van tweewaardige kationen zoals calcium, die een belangrijke rol lijken te spelen bij hun katalytische activiteit.

Veel van deze enzymen worden gesynthetiseerd als zymogenen (inactieve voorlopers) die de proteolytische werking van andere enzymen vereisen om ze te activeren. Zijn activiteit wordt gereguleerd door vele cellulaire factoren.

Kenmerken

De meest prominente functie van fosfolipase-enzymen is die van de afbraak van membraanfosfolipiden, hetzij voor puur structurele, metabole of intracellulaire communicatiedoeleinden.

Naast deze afbraakfuncties kunnen deze enzymen belangrijke acties hebben in bepaalde biosynthetische processen, aangezien ze "hermodelleringstaken" uitvoeren wanneer ze in synergie werken met andere acyltransferase-eiwitten om het vetzuurskelet van de verschillende fosfolipiden te veranderen.

Onder de fosfolipase-afhankelijke biosynthetische processen die zijn beschreven, zijn de productie van arachidonzuur en de biosynthese van prostaglandines, prostacyclines, thromboxanen en andere.

Functies bij signalering

Fosfolipase C neemt deel aan de hydrolyse van fosfatidylinositolen en maakt daarvan afgeleide moleculen vrij die belangrijke functies hebben als tweede boodschappers in talrijke intracellulaire communicatie- en signaleringsprocessen.

Soorten

Er zijn twee hoofdgroepen van fosfolipasen: acylhydrolasen en fosfodiësterasen. De classificatie binnen elke set is gebaseerd op de positie van de hydrolytische snede die ze uitvoeren op de verschillende esterbindingen die de "stukjes" van de fosfolipiden verbinden waarop ze werken.

Ze zijn niet strikt specifiek met betrekking tot het type fosfolipide (volgens de identiteit van de polaire groep of zijn koolwaterstofketens) maar eerder met betrekking tot de positie van de bindingen in de ruggengraat van glycerol-3-fosfaat of 1,2-diacylglycerol 3- fosfaat.

Fosfolipasen A en B behoren tot de groep van acylhydrolasen, terwijl fosfolipasen C en D tot fosfodiësterasen behoren.

Fosfolipase A

Deze groep fosfolipasen is verantwoordelijk voor de hydrolyse van de acylesters die aan de koolstofatomen zijn gehecht op de C-1- en C-2-posities van het diacylglycerolmolecuul.

Fosfolipasen Al staan ​​bekend als die welke de esterbindingen tussen de alifatische keten en koolstof 1 en A2 hydrolyseren, die de esterbindingen tussen de alifatische keten en koolstof 2 van glycerol hydrolyseren.

Fosfolipasen A1 zijn over het algemeen intracellulaire eiwitten, groot van formaat en in het algemeen geassocieerd met het plasmamembraan. Fosfolipasen A2 daarentegen zijn stabiele extracellulaire eiwitten, van zeer kleine omvang en oplosbaar in water.

De eerste beschreven fosfolipasen waren die van het type A2, die werden verkregen uit pancreassappen van zoogdieren en het gif van cobra-slangen.

Fosfolipase B

De enzymen die tot deze groep behoren, kunnen de esterbindingen tussen elk van de twee vetzuurketens van een fosfolipide (in de C-1- en C-2-posities) hydrolyseren en kunnen ook inwerken op lysofosfolipiden.

Ze zijn aangetroffen in veel soorten microben, protozoa en zoogdiercellen en maken deel uit van de virulentiefactoren van veel pathogene schimmels.

Fosfolipasen C en D

De enzymen die tot deze groep behoren, zijn verantwoordelijk voor de hydrolyse van de fosfodiësterbindingen tussen het glycerolmolecuul en de fosfaatgroep (fosfolipase C) die 1,2-diacylglycerolen produceert, en tussen de fosfaatgroep en de daaraan verbonden polaire groep (fosfolipase D ), waardoor fosfatidinezuren ontstaan.

Fosfolipase C werd voor het eerst gezuiverd uit het kweekmedium van vele soorten bacteriën, maar wordt aangetroffen in een grote verscheidenheid aan zoogdiercellen.

De meeste van deze enzymen werken bij voorkeur op fosfatidylcholine, maar vertonen activiteit tegen andere fosfolipiden zoals fosfatidylinositol.

Fosfolipase D is uitgebreid bestudeerd in plantenweefsels zoals kool-, katoen- en maïszaden, enz. Het is echter ook aangetroffen bij zoogdieren en sommige micro-organismen. Het zijn grote enzymen, meestal met een molecuulgewicht van meer dan 100 kDa.

Fosfolipasen L of gladde fosfolipasen

Dit zijn de enzymen die verantwoordelijk zijn voor de hydrolyse van vetzuren die zijn gekoppeld aan lysofosfolipiden (fosfolipiden waarop bijvoorbeeld een fosfolipase A heeft ingewerkt en die een enkele gekoppelde vetzuurketen hebben).

Ze staan ​​bekend als fosfolipasen L1 en fosfolipasen L2, afhankelijk van het koolstofatoom van het glycerolmolecuul waarop ze werken.

Deze enzymen zijn gezuiverd uit vele micro-organismen, sommige insectengif, eosinofiele cellen en veel verschillende zoogdierweefsels.

Referenties

1. Aloulou, A., Rahier, R., Arhab, Y., Noiriel, A., & Abousalham, A. (2018). Fosfolipasen: een overzicht. In J. Walker (Ed.), Lipases and Phospholipases (2e ed., P. 438). Humana Press.
2. Dennis, EA (1983). Fosfolipasen. In The Enzymes Vol. XVI (p.47). Academic Press, Inc.
3. Mackness, M., & Clerc, M. (1993). Esterasen, lipasen en fosfolipasen: van structuur tot klinische betekenis. Bordeaux: Springer Science + Business Media, LLC.
4. Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: uitgevers Neil Patterson.
5. van Deenen, L., & de Haas, G. (1966). Fosfoglyceriden en fosfolipasen. Annu. Rev. Biochem. , 35, 157-194.