PLA1

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Einführung

Phospholipase bildet eine Vielzahl von Enzymen, die sich in Struktur und Funktion stark unterscheiden und Phospholipid (PL)-Substrate an spezifischen Esterbindungen hydrolysieren können. Es gibt zwei allgemeine Gruppen von Phospholipasen, nämlich Acylhydrolasen und Phosphodiesterasen; die Enzyme in jeder Gruppe werden dann entsprechend ihrer spezifischen Spaltung der Esterbindung klassifiziert. Acylhydrolase besteht aus Phospholipase A1 (PLA1), Phospholipase A2 (PLA2), Phospholipase B (PLB) und Lysophospholipase A1/2 (LysoPLA1/2), während die Phosphodiesterasen durch Phospholipase C (PLC) und Phospholipase D (PLD) vertreten sind. Phospholipase ist in fast allen Zellen vorhanden, und viele Arten von Phospholipasen sind in den meisten Zellen vorhanden. Eine gegebene PL-Esterbindung kann von einer Vielzahl spezifischer Phospholipase-Subtypen katalysiert werden, und sie können in einer sekretorischen, membranassoziierten oder zytoplasmatischen Form existieren. Die physiologische Relevanz von Phospholipasen kann drei allgemeinen Funktionen zugeschrieben werden: (1) sie können als Verdauungsenzyme wirken; (2) sie können eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung und Umgestaltung von Membranen spielen; (3) sie können wichtige Zellmechanismen regulieren. Unter diesen Phospholipasen sind PLA 2, PLC und PLD die am meisten untersuchten, und sie alle spielen eine wichtige Rolle bei der Produktion biologisch aktiver Lipidmoleküle.

Abbildung 1. Esterbindungsspezifität der Phospholipasen. PLA1, PLA2 und PLC katalysieren die Hydrolyse der Esterbindung, die von den sn-1(1), sn-2 (2) und sn-3 (3) Kohlenstoff ausgeht, jeweils (Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011)

Phospholipase A1

PLA 1 (EC 3.1.1.32) katalysiert die Hydrolyse von FAs an der sn-1-Position von PLs, um eine freie Fettsäure (FFA) und ein Lysophospholipid (lysoPL) zu erzeugen. PLA 1 hat bisher keine Kristallstruktur erhalten, sodass viele relevante Informationen noch unbekannt sind. Der Synthese- und Regulationsmechanismus von LysoPLs ist noch nicht vollständig verstanden, was der Grund dafür ist, dass PLA 1 weitreichend untersucht wurde, da es möglicherweise an deren Bildung beteiligt ist. Das FA-Produkt aus einer PLA 1-Reaktion hat das Potenzial für biologische Aktivität, was in Pflanzen bestätigt wurde, das heißt, PLA 1 reguliert die Biosynthese von Jasmonensäure. Darüber hinaus wird seit Jahrzehnten vermutet, dass die Spaltung von sn-2 Arachidonsäure (AA) von PLs manchmal durch die konzertierte sequenzielle Aktivität von PLA 1 /LysoPLA 2 vermittelt werden könnte. Kein kloniertes PLA 1 ist mit diesem alternativen Weg verbunden, sodass es in Bezug auf die in vitro Studien circumstantial ist, was die indirektesten Beweise liefert.

Vor mehr als hundert Jahren beobachteten die Menschen die Ansammlung von FFA, als sie Pankreassaft mit Phosphatidylcholin (PC) inkubierten, sodass die Existenz von Enzymen, die für die Freisetzung dieser Säuren verantwortlich sind, vorgeschlagen wurde. Frühe Forschungen zu PLA konzentrierten sich hauptsächlich auf PLA 2. Allerdings ist die Typ-A-Phospholipase mit jenen Enzymen verbunden, die FA von PL abspalten, und die Namen A 1 und A 2 werden verwendet, um die Acylhydrolyse von entweder der sn-1- oder sn-2-Position des Glycerolanteils zu kennzeichnen. Anschließend wurde PLA-Aktivität in vielen Organismen und Geweben gefunden, was die Möglichkeit eröffnete, dass diese Enzyme nicht nur Verdauungskatalysatoren sind.

Abbildung 2. Regulatorische Prozesse im Zusammenhang mit PL-Stoffwechsel (Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011)

Klassifikation der Phospholipase A1

PLA 1 hydrolysiert spezifisch sn-1-Acylester von PLs, um FFAs und lysoPLs zu produzieren. Viele PLA 1-Enzyme zeigen jedoch einige, normalerweise viel niedrigere, LysoPLA-Aktivität und neutrale Lipaseaktivität, aber die sn-1-Spaltstelle wird weiterhin bevorzugt. Daher werden Enzyme mit hoher PLA 1 im Vergleich zu LysoPLA- und neutraler Lipaseaktivität als echte PLA 1-Enzyme betrachtet. Da es unmöglich ist, genau zu bestimmen, welche Enzymaktivitäten vorhanden sind und wie man bestimmte Enzymaktivitäten unterscheidet, sind frühe Studien, die die Detektion von PLA-Aktivität aus rohem Gewebe oder subzellulären Fraktionen beinhalteten, fehlerhaft. PLA 1 ist nicht offiziell wie andere wichtige Phospholipasen klassifiziert. Das Hauptproblem war der Mangel an verfügbaren Sequenzen, da bisher nur ein relativ kleiner Anteil des PLA 1-Enzyms kloniert wurde. Das unveränderliche Merkmal von PLA 1 scheint das gemeinsame Lipasemotiv in der Peptidsequenz zu sein. Das gemeinsame GXSXG-Motiv enthält das katalytische Serin an der aktiven Stelle, das als Teil des katalytischen Trios fungiert.