Eine Phospholipase ist ein Mitglied einer sehr komplexen Gruppe von Enzymen, die Phospholipide in Fettsäuren und andere Verbindungen abbauen. Phospholipide enthalten Fettsäuren, eine Phosphatgruppe und häufig eine Diglyceridgruppe. Dies ist eine Verbindung mit zwei Glyceringruppen. Phospholipide sind Bestandteile aller Membranen in Zellen.
Es gibt eine Reihe verschiedener Klassen von Phospholipasen. Selbst innerhalb derselben Klasse können die Enzyme sehr unterschiedliche Sequenzähnlichkeiten und Regulationsweisen aufweisen. Ihre Produkte sind oft Signalmoleküle, die Anweisungen an die Zelle weitergeben, um Reaktionen zu initiieren oder zu beenden. Aus diesem Grund sind ihre Aktivitäten streng reglementiert.
Phospholipasen werden durch die enzymatische Reaktion definiert, die sie katalysieren. Die Klassen sind Phospholipase A, die Mitglieder A1 und A2 hat; Phospholipase B, die die Reaktionen von A1 und A2 ausführen kann; Phospholipase C; und Phospholipase D. Phospholipase wird normalerweise als PL abgekürzt.
Zu den am besten untersuchten Klassen gehört PLA2, eine große Gruppe von Enzymen nicht verwandter Proteinfamilien. PLA2 wird durch die Freisetzung einer Fettsäure aus der zweiten Kohlenstoffgruppe des Glycerins definiert. Einige PLA2s verbleiben in der Zelle und werden als zytosolische PLs oder cPLA2 bezeichnet. Sie verlagern sich in Membranen, wenn der Kalziumspiegel ansteigt. Eine große Anzahl von PLA2s wird außerhalb der Zelle sezerniert.
Ein Beispiel für den sezernierten Typ ist Pankreas-PLA2. Dies ist die wichtigste PL bei der Pankreassekretion. Es katalysiert die Hydrolyse von Phospholipiden in der Nahrung, sodass Nährstoffe verdaut werden können.
Andere Arten von sezernierten PLA2s können sehr unterschiedliche Funktionen haben. Eine Art bietet Schutz gegen Bakterien in menschlichen Tränen. Eine andere Art von PLA2 erzeugt freie Fettsäuren für die äußerste Hautschicht.
Sowohl cPLA2s als auch einige der sezernierten PLA2s können die Fettsäure Arachidonsäure aus Membranphospholipiden erzeugen. Dies ist eine mehrfach ungesättigte Fettsäure mit 20 Kohlenstoffatomen. Sobald es von den Phospholipiden freigesetzt wurde, kann es mit Sauerstoff angereichert werden, um Eicosanoide zu erzeugen. Diese Verbindungen können viele potenziell pathogene Reaktionen beeinflussen. Die Hormongruppe Prostaglandine beispielsweise sind Eicosanoide und können Entzündungen verursachen.
Inhibitoren von PLA2s können klinische Anwendungen haben. Die Rolle der sezernierten PLA2s im Fettstoffwechsel kann Auswirkungen auf menschliche Krankheiten haben. Erhöhte Spiegel dieser Enzyme wurden mit koronaren Herzkrankheiten korreliert. Es wurden neue Inhibitoren entwickelt, die bei der Behandlung von Patienten mit dieser Störung vielversprechend sind. Inhibitoren von PLA2 im Gehirn wurden vorgeschlagen, um neurologische Störungen zu behandeln.
Es gibt eine Reihe von Rezeptoren, die für PLA2s identifiziert wurden. Rezeptoren sind Proteine, die ein bestimmtes Molekül spezifisch und fest binden und ein Signal übertragen. Einige Gifte von Reptilien und Wirbellosen sind toxische, sezernierte PLA2s. Es wird angenommen, dass sie ihre Toxizität durch die Bindung an die PLA2-Rezeptoren von Säugetieren manifestieren.
Die PLC-Familie ist eine weitere Gruppe, die auf ihre Rolle in der Physiologie von Säugetieren, insbesondere bei der zellulären Signalübertragung, eingehend untersucht wurde. PLCs kommen nur intrazellulär oder innerhalb von Zellen vor. Diese Enzyme spalten Phospholipide vor der Phosphatgruppe, wodurch Diacylglycerin, DAG, und Inosittriphosphat, IP3, erzeugt werden. IP3 diffundiert in das Zytoplasma und lässt dort den Kalziumspiegel ansteigen. Dies führt zu einer Reihe von Veränderungen im Zellstoffwechsel.
Die kombinierten Aktivitäten von DAG und Calcium aus PLC aktivieren die Proteinkinase C. Dies ist eine Schlüsselfamilie regulatorischer Enzyme, die einer Reihe von Proteinen eine Phosphatgruppe hinzufügen. Die Aktivität der Proteinkinase C ist an der Regulierung des normalen Zellwachstums beteiligt. Es ist auch an der Tumorentwicklung beteiligt. Die Entwicklung von Inhibitoren gegen PLC ist ein aktives Forschungsgebiet.
Es wird auch angenommen, dass die Sekretion von PLs eine Strategie ist, die von Bakterien, Parasiten und pathogenen Pilzen verwendet wird, um ihren Wirt zu infizieren. Mehrere verschiedene Arten von PLs wurden mit der Pathogenität in Verbindung gebracht. Dazu gehören PLA1, PLA2 und PLB.