Fosfolipáza A2

Fosfolipáza A₂ (PLA₂) označuje třídu enzymů, které hydrolyzují ester sn-2 glycerofosfolipidů za vzniku mastné kyseliny a lysofosfolipidu. Ukázalo se, že některé z těchto enzymů uvolňují v savčích buňkách kyselinu arachidonovou pro biosyntézu eikosanoidů, a proto byl značný zájem o vývoj inhibitorů PLA₂ . Na základě aminokyselinových sekvencí nyní existuje více než 12 různých skupin savčích PLA₂ a také mnoho nesavčích forem, z nichž všechny byly klasifikovány do 14 různých skupin s mnoha podskupinami.

Protože přirozeně se vyskytující fosfolipidy nemají prakticky žádnou rozpustnost ve vodě, musí se PLA₂ vázat na rozhraní lipid-voda, aby získala přístup ke svému substrátu, a je zřejmé, že katalýza probíhá na tomto rozhraní (mezifázová katalýza). Je třeba být opatrný při interpretaci kinetických údajů včetně údajů o inhibici a ve skutečnosti mnoho dříve popsaných inhibitorů PLA₂ funguje nespecifickými mechanismy. Jedním z problémů je, že substrát tvoří rozhraní a inhibitor se může potenciálně rozdělit do membránové fáze. Proto může dojít k inhibici PLA₂ mikromolárním množstvím sloučeniny při použití mikromolárního množství substrátu, protože velká část rozhraní může být obsazena inhibitorem. To může změnit fyzikální povahu rozhraní a způsobit desorpci enzymu z membrány do vodné fáze, což vede k nespecifické inhibici. Inhibitory, které působí tímto nespecifickým mechanismem, zjevně nejsou užitečné pro studium úlohy PLA₂s ve složitých buněčných procesech. Mezi inhibitory, které se pevně vážou na aktivní místo PLA₂s, a působí tedy specifickým mechanismem, je důležitá otázka specifičnosti PLA₂ skupiny.

Dosud bylo identifikováno 10 skupin savčích vylučovaných PLA₂s, známých jako s-PLA₂s. V současné době se jedná o skupinu, která se skládá ze tří skupin PLA₂s. Skupina IB PLA₂, známá také jako pankreatická PLA₂, se nachází nejen jako součást trávicí tekutiny, kde plní funkci hydrolyzace fosfolipidů z potravy, ale také v tkáních, které nejsou součástí trávicího traktu, včetně sleziny, kde má neznámé funkce. Skupina IIA PLA₂ byla jako první nepankreatická savčí PLA₂ identifikována jako součást synoviální tekutiny a krevních destiček. Tento enzym je prozánětlivý, vykazuje silné baktericidní vlastnosti a je cílem pro vývoj protizánětlivých látek, včetně látek proti sepsi. Skupiny IIC, IID, IIE, IIF, III, X, XIIA a XIIB vylučující PLA₂ byly objeveny pomocí technik rekombinantní DNA. Gen skupiny IIC je funkční u myší, ale u lidí se vyskytuje jako pseudogen. Skupina XIIB je nejlépe označována jako sekretovaný protein podobný PLA₂, protože má přirozenou mutaci klíčového katalytického zbytku, která způsobuje, že tento protein postrádá fosfolipázovou aktivitu. Funkce těchto nedávno objevených sekretovaných PLA₂s nejsou známy. PLA₂ skupiny V, která byla rovněž objevena na úrovni DNA, je aktivní enzym vylučovaný z makrofágů a pravděpodobně i z řady dalších buněk. Nedávné studie přerušení genů naznačují úlohu tohoto enzymu při uvolňování kyseliny arachidonové ve stimulovaných makrofázích. Všechny tyto vylučované PLA₂ mají podobnou velikost, trojrozměrnou strukturu a zbytky aktivního místa (s výjimkou skupiny XIIB, jak je uvedeno výše). Ke katalytické aktivitě vyžadují submillimolární množství vápníku.

Savčí buňky obsahují také dva intracelulární enzymy, které působí na fosfolipidy s dlouhým řetězcem. Skupina IVA PLA₂ se přemisťuje z cytosolu do vnitřních membrán v reakci na mikromolární vápník a vykazuje specifitu pro fosfolipidy obsahující arachidonyl. Řada studií prokázala, že tento enzym, známý také jako cPLA2a, uvolňuje kyselinu arachidonovou z membránových fosfolipidů pro biosyntézu eikosanoidů. V genomu byly identifikovány nedávné paralogy cPLA_2a ale jejich funkce nejsou známy. Bylo navrženo, že na vápníku nezávislá skupina VI PLA₂ se může podílet na remodelaci fosfolipidů, sekreci inzulinu z b buněk a na vstupu vápníku do zásob. PLA₂ skupiny VII a VIII jsou vysoce specifické pro fosfolipidy s krátkými sn-2 řetězci a předpokládá se, že ukončují působení destičkového aktivačního faktoru hydrolyzací sn-2 esteru a působí na oxidované fosfolipidy.

Tabulka 1 a Tabulka 2 obsahují přijaté modulátory a další informace. Seznam dalších produktů naleznete v "podobných produktech" níže uvedené části.

Tabulka 1. Přijaté modulátory a další informace

Doporučujeme.Skupina	IB (P8913, P6534)a	IIA, IIC, IID, IIE a IIF	III	IV	V
td valign="top">Zdrojeb	Zvířata	Savci (gen IIC je funkční u myší, ale u člověka je pseudogenem)	Savci Jed včel a vos	Savci	Savci
Sekreční nebo cytosolové	Sekreční	Sekreční	Sekreční	Cytosolický	Sekreční
Strukturní informace	133 aa (člověk) Více disulfidů	~130 aa Více disulfidů IIF má C-koncové prodloužení	Samčí enzym má doménu PLA2 skupiny III o velikosti ~16 kDa a dlouhé N- a C-koncové prodloužení	749 aa (lidský) α-paralog Nedávno bylo identifikováno několik nových paralogů	118 aa (člověk) Více disulfidů
Molekulová hmotnost (kDa)	13 - 15	13 - 17	80-85 (α-paralog)	14
Kofaktor	µM - mM Ca2+ nutný pro vazbu substrátu v aktivním místě a katalýzue	µM - mM Ca2+ nutný pro vazbu substrátu v aktivním místě a katalýzue	µM - mM Ca2+ nutný pro vazbu substrátu v aktivním místě a katalýzue	Sub až nízké mM Ca2+ nutné pro vazbu na membránu γ-paralog nevyžaduje Ca2+	µM - mM Ca2+ nutný pro vazbu substrátu do aktivního místa a katalýzue
Inhibitory těsné vazbyc	HK řada sn-2-amidových fosfolipidů Analogy indolůf	HK řada sn-2-amidových fosfolipidů Analogy indolůe	HK řada sn-2-amidových fosfolipidů Analogy indolůe	HK řada sn-2-amidových fosfolipidů Analogy indolůf	HK série sn-2-amidových fosfolipidů Indolové analogye
Kontrolní sloučeniny	Enantiomer řady HK Některé analogy indolů	Enantiomer řady HK Některé analogy indolů	Enantiomer of HK series some Indole analogs	AACOCH3	Enantiomer of HK series Some indole analogs
Specifičnost inhibitoru	Mnoho inhibitorů skupiny IB inhibuje jiné vylučované PLA2se	Mnoho inhibitorů skupiny II inhibuje jiné vylučované PLA.sub>2se	Mnoho inhibitorů skupiny III inhibuje další vylučované PLA2se.	AACOCF3 (A231) a MAFP také inhibují PLA2S	Mnoho inhibitorů skupiny V inhibuje další vylučované PLA2se
Tkáňová expreseb	Slinivka Slezina Plíce	Několik savčích tkání Exprese v tkáni se částečně překrývá	Dobře Srdce Játra Kosterní sval	Většina tkání savců	Makrofágy Plíce
Fyziologická funkced	Stravování fosfolipidů z potravy	Baktericidní aktivita (IIA) Funkce IIC, IID, IIE a IIF nejsou známy	Není známo	Uvolňování kyseliny arachidonové spouštěné agonisty za účelem produkce eikosanoidů a aktivátoru krevních destiček (α-izoforma) Funkce ostatních izoforem nejsou známy	Přispívá k uvolňování kyseliny arachidonové pro produkci eikosanoidů Zvyšuje funkci cPLA2α
Význam pro onemocněníd	Myši s deficitem IB vykazují rezistenci k obezitě	Sepse a zánět, případně artritida (IIA)	Není známo	Zánět a alergie související s produkcí lipidových mediátorů	Není známo

Tabulka 2. Přijaté modulátory a další informace

Skupina	VI	VII	VIII	X	XIIA<./u>
Zdrojeb	Zvířata	Lidská plazma	Mozek skotu	Samci	Samci
Sekreční nebo cytosolová	Cytosolová	Sekreční	Cytosolický	Sekreční	Sekreční	Sekreční
Strukturní informace	iPLA2a isoforma má 752 aa (lidská) . Je známo několik izoforem a splice forem	420 aa (lidská)	230 aa (hovězí γ podjednotka)		123 aa (lidská)	167 aa (lidská) Vícenásobné disulfidy
iPLA2a isoforma 80 - 85	45	29	14	19
Kofaktor	Není Může být doplněn ATP	Není známo	Není známo	µM - mM Ca2+ nutné pro vazbu substrátu do aktivního místa a katalýzue	µM - mM Ca2+ nutné pro vazbu substrátu do aktivního místa a katalýzue
Inhibitory těsné vazbyc	BEL (B1552) AACOCF3 (A231) . MAFP	Patentované inhibitory od společnosti GSK	Není známo	AACOCF3 (A231) MAFP Pyrofenon a příbuzné sloučeniny	Není známo
Kontrolní sloučeniny	Enantiomery BEL (B1552) mají odlišnou specificitu pro různé izoformy iPLA2	Není známo	Není známo	Enantiomer řady HK Některá indolová analoga	Není známo
Specifičnost inhibitoru	AACOCF3 (A231) a MAFP také inhibují cPLA2α	.Není známo	Není známo	Mnoho inhibitorů skupiny IB inhibuje jiné vylučované PLA.2se	Není známo
Tkáňová exprese
Exprimuje se v mnoha savčích tkáních	Lidská plazma Izoforma je exprimována v cytosolu savců	Mozku	Ve tkáních savců
Fyziologická funkced	Udržuje řízený vstup vápníku Sekrece inzulínu Přeměna fosfolipidového acylového řetězce		.Sérová forma degraduje destičkový aktivační faktor a fosfolipidy s oxidovanými mastnými acylovými řetězci	Není známo	Není známo	Není známo
Význam pro onemocněníd	Není známo	Není známo	Není známo	Není známo	Není známo

Poznámky pod čarou

a) V tabulce není zahrnuta celá řada dalších PLA₂ z jiných než savčích zdrojů, včetně PLA.sub>2s v jedech hadů a hmyzu, například enzymy skupiny IA v jedech kobry a kraita (P7778), chřestýše a včelího jedu (P9279).

b) Rozdělení druhů a tkání je pouze částečným výčtem.

c) Uvedeny byly pouze ty inhibitory, u nichž bylo prokázáno, že se specificky vážou na aktivní místo PLA₂s (další diskuse viz text); seznam nemusí být úplný.

d) Seznam fyziologických funkcí a významu pro onemocnění je pouze částečný, protože funkce PLA₂s jsou aktivně zkoumány a v mnoha případech stále nejsou vyřešeny.

e) Viz, Singer a kol, J Biol. Chem., 277, 48535-49 (2002).

f) Viz, Smart, B.P., et al., Bioorg. Med. Chem, 12, 1737-1749 (2004).

Zkratky

AACH(OH)CF3: 2-hydroxy-1,1,1,-trifluoro-6,9,12,15-heneikosatetraen
AACOCF3: 2-oxo-1,1,1-trifluoro-6,9-12,15-heneikosatetraen
AACOCH3: 2-oxo-6,9,12,15-heneikosatetraen
BEL: (E)-6-(brommethylen)tetrahydro-3-(1-naftalenyl)-2H-pyran-2-on
MAFP: methylester kyseliny 4,7,10,13-Nonadekatetraenylfluorfosfonové
SB-222657: N-[6-(4-(4-chlorfenyl)hexyl]-2-oxo-4-[(S)-(fenylmethyl)sulfinyl]-1-azetidinacetamid
SB-223777: N-[6-(4-(4-chlorfenyl)hexyl]-2-oxo-4-[(R)-(fenylmethyl)sulfinyl]-1-azetidinacetamid

Odkazy

1. Balsinde J, Winstead MV, Dennis EA. 2002. Phospholipase A2 regulation of arachidonic acid mobilization. 531(1):2-6. https://doi.org/10.1016/s0014-5793(02)03413-0

2. Bonventre JV, Sapirstein A. 2002. Group IV Cytosolic Phospholipase A2(Pla2) Function:Insights from the Knockout Mouse.25-31. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-0193-0_5

3. Cao J, Burke JE, Dennis EA. 2013. Using Hydrogen/Deuterium Exchange Mass Spectrometry to Define the Specific Interactions of the Phospholipase A2Superfamily with Lipid Substrates, Inhibitors, and Membranes. J. Biol. Chem.. 288(3):1806-1813. https://doi.org/10.1074/jbc.r112.421909

4. Dan P, Rosenblat G, Yedgar S. 2012. Phospholipase A2 activities in skin physiology and pathology. European Journal of Pharmacology. 691(1-3):1-8. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2012.07.023

5. Dennis EA, Cao J, Hsu Y, Magrioti V, Kokotos G. 2011. Phospholipase A2Enzymes: Physical Structure, Biological Function, Disease Implication, Chemical Inhibition, and Therapeutic Intervention. Chem. Rev.. 111(10):6130-6185. https://doi.org/10.1021/cr200085w

6. Gelb MH, Jain MK, Berg OG. 1994. Inhibition of phospholipase A 2. FASEB j.. 8(12):916-924. https://doi.org/10.1096/fasebj.8.12.8088457

7. Gentile MT, Reccia MG, Sorrentino PP, Vitale E, Sorrentino G, Puca AA, Colucci-D?Amato L. 2012. Role of Cytosolic Calcium-Dependent Phospholipase A2 in Alzheimer's Disease Pathogenesis. Mol Neurobiol. 45(3):596-604. https://doi.org/10.1007/s12035-012-8279-4

8. Leslie CC. 1997. Properties and Regulation of Cytosolic Phospholipase A2. J. Biol. Chem.. 272(27):16709-16712. https://doi.org/10.1074/jbc.272.27.16709

9. Ma Z, Turk J. 2001. The molecular biology of the group VIA Ca2+-independent phospholipase A2.1-33. https://doi.org/10.1016/s0079-6603(01)67023-5

10. Murakami M, Kudo I. 2001. Diversity and regulatory functions of mammalian secretory phospholipase A2s.163-194. https://doi.org/10.1016/s0065-2776(01)77017-4

11. P. Samy R, Gopalakrishnakone P, G. Stiles B, S. Girish K, N. Swamy S, Hemshekhar M, S. Tan K, G. Rowan E, Sethi G, T.K. Chow V. 2012. Snake Venom Phospholipases A2: A Novel Tool Against Bacterial Diseases. Current Medicinal Chemistry. 19(36):6150-6162. https://doi.org/10.2174/092986712804485791

12. Satake Y, Diaz BL, Balestrieri B, Lam BK, Kanaoka Y, Grusby MJ, Arm JP. 2004. Role of Group V Phospholipase A2in Zymosan-induced Eicosanoid Generation and Vascular Permeability Revealed by Targeted Gene Disruption. J. Biol. Chem.. 279(16):16488-16494. https://doi.org/10.1074/jbc.m313748200

13. Singer AG, Ghomashchi F, Le Calvez C, Bollinger J, Bezzine S, Rouault M, Sadilek M, Nguyen E, Lazdunski M, Lambeau G, et al. 2002. Interfacial Kinetic and Binding Properties of the Complete Set of Human and Mouse Groups I, II, V, X, and XII Secreted Phospholipases A2. J. Biol. Chem.. 277(50):48535-48549. https://doi.org/10.1074/jbc.m205855200

14. Six DA, Dennis EA. 2000. The expanding superfamily of phospholipase A2 enzymes: classification and characterization. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1488(1-2):1-19. https://doi.org/10.1016/s1388-1981(00)00105-0

15. Smani T, Zakharov SI, Csutora P, Leno E, Trepakova ES, Bolotina VM. 2004. A novel mechanism for the store-operated calcium influx pathway. Nat Cell Biol. 6(2):113-120. https://doi.org/10.1038/ncb1089

16. Uozumi N, Kume K, Nagase T, Nakatani N, Ishii S, Tashiro F, Komagata Y, Maki K, Ikuta K, Ouchi Y, et al. 1997. Role of cytosolic phospholipase A2 in allergic response and parturition. Nature. 390(6660):618-622. https://doi.org/10.1038/37622

17. Valentin E, Lambeau G. 2000. Increasing molecular diversity of secreted phospholipases A2 and their receptors and binding proteins. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1488(1-2):59-70. https://doi.org/10.1016/s1388-1981(00)00110-4