Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Фосфатидилинозитол-5-фосфат ( PtdIns5P ) представляет собой фосфоинозитид, одно из фосфорилированных производных фосфатидилинозитола (PtdIns), которые представляют собой хорошо зарекомендовавшие себя мембранные регуляторные молекулы. Фосфоинозитиды участвуют в сигнальных событиях, которые контролируют динамику цитоскелета, перемещение внутриклеточной мембраны, пролиферацию клеток и многие другие клеточные функции. Обычно фосфоинозитиды передают сигналы, рекрутируя специфические фосфоинозитид-связывающие белки на внутриклеточные мембраны. [1]

Фосфатидилинозитол-5-фосфат является одним из 7 известных клеточных фосфоинозитидов с менее изученными функциями. Он фосфорилируется в положении D-5 головной группы инозита, которая связана через фосфодиэфирную связь с диацилглицерином (с различным химическим составом ацильных цепей, часто с 1-стеароил-2-арахидоноильной цепью). В покоящихся клетках в среднем PtdIns5P имеет такое же или более высокое содержание по сравнению с PtdIns3P и в ~ 20-100 раз ниже уровней PtdIns4P ( фосфатидилинозитол-4-фосфат и PtdIns (4,5) P2 ( фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат). ). [2] Следует отметить, что равновесные уровни PtdIns5P более чем в 5 раз выше , чем у PtdIns (3,5) P2 . [3] [4]

PtdIns5P был впервые продемонстрирован с помощью ВЭЖХ ( жидкостной хроматографии высокого давления ) на фибробластах мыши в качестве субстрата для синтеза PtdIns (4,5) P2 с помощью киназ PIP типа II ( 1-фосфатидилинозитол-5-фосфат-4-киназы ). [5] Однако во многих типах клеток PtdIns5P не обнаруживается с помощью ВЭЖХ из-за технических ограничений, связанных с его плохим отделением от обильного PtdIns4P. [6] Скорее, PtdIns5P измеряется с помощью «анализа массы», где PtdIns5P (как часть экстрагированных клеточных липидов) превращается in vitro очищенной 4-киназой PtdIns5P в PtdIns (4,5) P2, который впоследствии определяется количественно. [7]

На основании исследований с использованием массового анализа [6] и усовершенствованной методики ВЭЖХ [8] PtdIns5P обнаруживается во всех изученных клетках млекопитающих. Большая часть клеточного PtdIns5P находится на цитоплазматических мембранах, тогда как меньшая часть находится в ядре. [9] Цитоплазматический и ядерный пулы имеют разные функции и регуляцию. [10]

Метаболизм [ править ]

Клеточный PtdIns5P может быть продуцирован D-5-фосфорилированием фосфатидилинозитола или дефосфорилированием PtdIns (3,5) P2 или PtdIns (4,5) P2. Каждая из этих возможностей подтверждена экспериментально. PtdIns5P синтезируется in vitro PIKfyve , ферментом, главным образом ответственным за продукцию PtdIns (3,5) P2, [11] [12], а также [PIP5K] s. [13] Основная роль PIKfyve в синтезе клеточного PtdIns5P подтверждается данными по снижению массовых уровней PtdIns5P при гетерологичной сверхэкспрессии ферментативно неактивного точечного мутанта PIKfyve (PIKfyveK1831E) [6] [14] и сайленсинга PIKfyve небольшими интерферирующими РНК. [15]Такая роль подтверждается данными о трансгенных фибробластах с одним генетически нарушенным аллелем PIKfyve, демонстрируя одинаковое снижение стационарных уровней PtdIns5P и PtdIns (3,5) P2. [3]

Сходным образом снижение PtdIns5P и PtdIns (3,5) P2 обнаруживается в фибробластах с нокаутом активатора PIKfyve [16] ArPIKfyve / VAC14 . [4] Это экспериментальное доказательство в сочетании с тем фактом, что клеточные уровни PtdIns5P более чем в 5 раз превышают уровни PtdIns (3,5) P2, указывают на преобладающую роль PIKfyve в поддержании стабильных уровней PtdIns5P через D-5. фосфорилирование фосфатидилинозитола.

Роль семейства белков myotubularin в продукции PtdIns5P была предложена на основе дефосфорилирования PtdIns (3,5) P2 с помощью сверхэкспрессированного миотубулярина 1 . [17] Соответственно, генетическое устранение миотубулярного белка 2 ( MTMR2 ) вызывает повышение клеточного PtdIns (3,5) P2 и снижение PtdIns5P. [18] Низкие клеточные уровни PtdIns (3,5) P2 предполагают, что активность миотубуляринфосфатазы играет второстепенную роль в поддержании стабильного уровня PtdIns5P. Важно, что PtdIns (3,5) P2 синтезируется из PtdIns3P с помощью комплекса PIKfyve, который включает ArPIKfyve и Sac3 / Fig4 . [19]Примечательно, что комплекс PIKfyve лежит в основе как синтеза PtdIns (3,5) P2, так и превращения в PtdIns3P. [20] Относительная пропорция оборота PtdIns (3,5) P2 с помощью миотубулярных фосфатаз по сравнению с Sac3 неизвестна.

PtdIns5P также может быть продуцирован дефосфорилированием PtdIns (4,5) P2. Такая фосфатазная активность показана для эффектора Shigella flexneri IpgD [21] и двух фосфатаз млекопитающих - PtdIns (4,5) P2 4-фосфатазы типа I и типа II. [22]

В настоящее время неизвестна фосфатаза млекопитающих, специфически дефосфорилирующая PtdIns5P. Путь клиренса PtdIns5P включает синтез PtdIns (4,5) P2. [10]

Функции [ править ]

Уровни PtdIns5P значительно изменяются в ответ на физиологические и патологические раздражители. Инсулин, [8] [23] тромбин, [7] активация Т-клеток, [24] и трансформация клеток с помощью нуклеофозмин-тирозинкиназы анапластической лимфомы (NPM-ALK) [15] вызывают повышение клеточных уровней PtdIns5P. Напротив, гипоосмотический шок [6] и лечение гистамином [25] снижают уровни PtdIns5P. В Т-клетках два белка, расположенные «ниже тирозинкиназы», DOK1 и DOK2 , предлагаются в качестве PtdIns5P-связывающих белков и эффекторов. [24]

Как и другие фосфоинозитиды, PtdIns5P также присутствует в ядре клеток млекопитающих. [26] Ядерный пул PtdIns5P контролируется ядерной PtdIns (4,5) P2 4-фосфатазой I типа, которая в сочетании с киназой PIPKIIbeta играет роль в УФ-стрессе, апоптозе и развитии клеточного цикла. [9] [27] [28]

Функция PtdIns5P в ядерной передаче сигналов, вероятно, связана с ING2 , членом семейства ING. Белки этого семейства связываются и модулируют активность гистонацетилаз и деацетилаз, а также вызывают апоптоз посредством ацетилирования р53 . ING2 взаимодействует с PtdIns5P через мотив пальца гомеодомена растения (PHD).[29]

Таким образом, имеющиеся данные указывают на то, что активность PIKfyve является основным источником стабильного клеточного PtdIns5P. При определенных условиях PtdIns5P продуцируется дефосфорилированием бис-фосфоинозитидов. PtdIns5P участвует в регуляции как основных клеточных функций, так и в ответах на множество физиологических и патологических стимулов с помощью еще не определенных молекулярных механизмов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ди Паоло G, Де Камилли П. Фосфоинозитиды в регуляции клеток и мембранной динамике. Природа. 2006 г., 12 октября; 443 (7112): 651-7. PMID  17035995
  2. ^ Шишева А. Регулирование динамики везикул Glut4 с помощью фосфоинозитидкиназ и фосфоинозитидфосфатаз. Front Biosci. 1 сентября 2003 г .; 8: s945-6. Обзор. PMID 12957825 
  3. ^ a b Иконов О.К., Сбрисса Д., Дельвеккио К., Се Y, Джин Дж. П., Рапполи Д., Шишева А. Фосфоинозитидкиназа PIKfyve жизненно важна для раннего эмбрионального развития: доимплантационная летальность PIKfyve - / - эмбрионов, но нормальность PIK- miceyve +/miceyve . J Biol Chem. 2011 15 апреля; 286 (15): 13404-13. Epub 24 февраля 2011 г. PMID 21349843 
  4. ^ a b Чжан Ю., Золов С.Н., Чоу С.Ю., Слуцкий С.Г., Ричардсон С.К., Пайпер Р.С., Янг Б., Нау Дж.Дж., Вестрик Р.Дж., Моррисон С.Дж., Мейслер М.Х., Вайсман Л.С. Потеря Vac14, регулятора сигнального липида фосфатидилинозитол-3,5-бисфосфата, приводит к нейродегенерации у мышей. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 30 октября; 104 (44): 17518-23. Epub, 23 октября 2007 г., PMID 17956977 
  5. ^ Rameh LE, Tolias K, Duckworth BC, Cantley LC. Новый путь синтеза фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата. Природа. 1997 13 ноября; 390 (6656): 192-6. PMID 9367159 
  6. ^ a b c d Сбрисса Д., Икономов О.К., Диб Р., Шишева А. Биосинтез фосфатидилинозитол-5-фосфата связан с PIKfyve и участвует в пути осмотического ответа в клетках млекопитающих. J Biol Chem. 2002 6 декабря; 277 (49): 47276-84. Epub 20 сентября 2002 г. PMID 12270933 
  7. ^ a b Моррис Дж. Б., Хинчлифф К. А., Сируэла А., Летчер А. Дж., Ирвин РФ. Стимуляция тромбина тромбоцитов вызывает повышение уровня фосфатидилинозитол-5-фосфата, выявленное с помощью анализа массы. FEBS Lett. 2000, 9 июня; 475 (1): 57-60. PMID 10854858 
  8. ^ a b Саркес Д., Рамех Л. Е.. Новый подход на основе ВЭЖХ делает возможным пространственную характеристику клеточного PtdIns5P и других фосфоинозитидов. Biochem J. 2010, 27 мая; 428 (3): 375-84. PMID 20370717 
  9. ^ a b Zou J, Marjanovic J, Kisseleva MV, Wilson M, Majerus PW. Фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат-4-фосфатаза I типа регулирует индуцированный стрессом апоптоз. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 23 октября; 104 (43): 16834-9. Epub 16 октября 2007 г. PMID 17940011 
  10. ^ а б Грейнджер Д.Л., Тавелис С., Райан А.Дж., Хинчлифф К.А. Возникающая роль PtdIns5P: его место занимает другой сигнальный фосфоинозитид. Biochem Soc Trans. 2012 1 февраля; 40 (1): 257-61. PMID 22260701 
  11. ^ Sbrissa D, Ikonomov OC, Shisheva A. PIKfyve, млекопитающее, ортолог дрожжевой липидкиназы Fab1p, синтезирует 5-фосфоинозитиды. Влияние инсулина. J Biol Chem. 1999 30 июля; 274 (31): 21589-97. PMID 10419465 
  12. ^ Шишева А. ПИКфыве: дорога к ПТДИНС 5-П и ПТДИНС 3,5-П (2). Cell Biol Int. 2001; 25 (12): 1201-6. PMID 11748912 . 
  13. ^ Толиас К.Ф., Рамех Л.Э., Исихара Х., Шибасаки Ю., Чен Дж., Прествич Г.Д., Кэнтли Л.К., Карпентер К.Л. Фосфатидилинозитол-4-фосфат-5-киназы типа I синтезируют новые липиды: фосфатидилинозитол-3,5-бисфосфат и фосфатидилинозитол-5-фосфат. J Biol Chem. 1998 17 июля; 273 (29): 18040-6. PMID 9660759 
  14. ^ Шишева А. П.ИКфыве: Партнеры, значение, споры и парадоксы. Cell Biol Int. 2008 июн; 32 (6): 591-604. Epub 2008 25 января. Обзор. PMID 18304842 
  15. ^ a b Coronas S, Lagarrigue F, Ramel D, Chicanne G, Delsol G, Payrastre B, Tronchère H. Повышенные уровни PtdIns5P в клетках, трансформированных NPM-ALK: значение PIKfyve. Biochem Biophys Res Commun. 25 июля 2008 г .; 372 (2): 351-5. Epub 2008 22 мая. PMID 18501703 
  16. ^ Sbrissa D, Ikonomov OC, Strakova J, Dondapati R, Mlak K, Deeb R, Silver R, Shisheva A. Ортолог Saccharomyces cerevisiae Vac14 у млекопитающих, который ассоциирует и регулирует активность фосфоинозитида 5-киназы PIKfyve. Сбрисса Д., Иконов О.К., Стракова Дж., Дондапати Р., Млак К., Диб Р., Сильвер Р., Шишева А. Mol Cell Biol. 2004 декабрь; 24 (23): 10437-47. PMID 15542851 
  17. ^ Tronchère H, Laporte J, Pendaries C, Chaussade C, Liaubet L, Pirola L, Mandel JL, Payrastre B. Производство фосфатидилинозитол-5-фосфата с помощью миотубулярной фосфоинозитид-3-фосфатазы в клетках млекопитающих. J Biol Chem. 2004 20 февраля; 279 (8): 7304-12. Epub 1 декабря 2003 г. PMID 14660569 
  18. ^ Vaccari I, Dina G, Tronchère H, Kaufman E, Chicanne G, Cerri F, Wrabetz L, Payrastre B, Quattrini A, Weisman LS, Meisler MH, Bolino A. Генетическое взаимодействие между фосфолипидными фосфатазами MTMR2 и FIG4, участвующими в Шарко-Мари -Зубные невропатии. PLoS Genet. 2011 Октябрь; 7 (10): e1002319. Epub 20 октября 2011 г. PMID 22028665 
  19. ^ Sbrissa D, Ikonomov OC, Fu Z, Ijuin T, Gruenberg J, Takenawa T, Shisheva A. Основной белковый аппарат для синтеза и обмена фосфатидилинозитол-3,5-бисфосфата у млекопитающих, который регулирует прогрессирование эндосомного транспорта. Новая Sac-фосфатаза присоединяется к комплексу ArPIKfyve-PIKfyve. J Biol Chem. 17 августа 2007 г .; 282 (33): 23878-91. Epub 7 июня 2007 г. PMID 17556371 
  20. ^ Ikonomov OC, Sbrissa D, Fenner H, Shisheva A. Основной комплекс PIKfyve-ArPIKfyve-Sac3: контактные сайты и их последствия для активности фосфатазы Sac3 и гомеостаза эндоцитарной мембраны. J Biol Chem. 2009 18 декабря; 284 (51): 35794-806. PMID 19840946 
  21. ^ Niebuhr K, Giuriato S, Pedron T, Philpott DJ, Gaits F, Sable J, Sheetz MP, Parsot C, Sansonetti PJ, Payrastre B. Преобразование PtdIns (4,5) P (2) в PtdIns (5) P эффекторный IpgD S.flexneri реорганизует морфологию клетки-хозяина. EMBO J. 1 октября 2002; 21 (19): 5069-78. PMID 12356723 
  22. ^ Ungewickell А, Hugge С, М Киселева, Чанг СК, Цзоу J, Feng Y, Galyov Е.Е., Уилсон М, Majerus PW. Идентификация и характеристика двух фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат-4-фосфатаз. Proc Natl Acad Sci US A. 2005, 27 декабря; 102 (52): 18854-9. Epub 19 декабря 2005 г. PMID 16365287 
  23. ^ Sbrissa D, Ikonomov OC, Strakova J, Shisheva A. Роль нового промежуточного промежуточного звена, фосфатидилинозитол-5-фосфата, в регулируемом инсулином разрушении стрессовых волокон F-актина и транслокации GLUT4. Эндокринология. 2004 ноя; 145 (11): 4853-65. Epub 2004, 29 июля. PMID 15284192 . 
  24. ^ a b Guittard G, Gérard A, Dupuis-Coronas S, Tronchère H, Mortier E, Favre C, Olive D, Zimmermann P, Payrastre B, Nunès JA. Передний край: адаптерные молекулы Док-1 и Док-2 регулируются производством фосфатидилинозитол-5-фосфата в Т-клетках. J Immunol. 2009 г., 1 апреля; 182 (7): 3974-8. PMID 19299694 
  25. ^ Робертс HF, Кларк JH, Летчер AJ, Ирвин РФ, Hinchliffe KA. Влияние экспрессии липидкиназы и клеточных стимулов на уровни фосфатидилинозитол-5-фосфата в линиях клеток млекопитающих. FEBS Lett. 2005 23 мая; 579 (13): 2868-72. PMID 15876433 
  26. ^ Barlow CA, Laishram RS, Anderson RA. Ядерные фосфоинозитиды: сигнальная загадка, заключенная в компартментальную головоломку. Trends Cell Biol. 2010 Янв; 20 (1): 25-35. Epub 19 октября 2009 г. PMID 19846310 . 
  27. ^ Clarke JH, Letcher AJ, D'santos CS, Halstead JR, Irvine RF, Divecha N. Липиды инозитола регулируются во время развития клеточного цикла в ядрах мышиных клеток эритролейкемии. Biochem J., 1 августа 2001; 357 (Pt 3): 905-10. PMID 11463365 
  28. ^ Jones DR, Bultsma Y, Keune WJ, Halstead JR, Elouarrat D, Mohammed S, Heck AJ, D'Santos CS, Divecha N. Nuclear PtdIns5P как преобразователь стрессовой сигнализации: роль PIP4Kbeta in vivo. Mol Cell. 2006 сентябрь 1; 23 (5): 685-95. PMID 16949365 
  29. ^ Gozani О, Karuman Р, Джонс Д. Р., Иванов Д, Ч Дж, Луговская А. А., Baird CL, Чж Н, поле SJ, Lessnick SL, Villasenor Дж, Мехротр В, Чен Дж, Рао В.Р., Брюгге JS, Фергюсон CG, Payrastre B, Myszka DG, Cantley LC, Wagner G, Divecha N, Prestwich GD, Yuan J. Палец PHD ассоциированного с хроматином белка ING2 функционирует как ядерный фосфоинозитидный рецептор. Клетка. 11 июля 2003 г .; 114 (1): 99-111. PMID 12859901