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磷脂酰肌醇
鎖定
英文名稱:Phosphatidylinositol,簡稱: PI。
磷脂酰肌醇命名
“磷脂酰肌醇(phosphatidylinositols)”是磷脂酸中的磷酸部分與肌醇酯化所產生的酰基衍生物。具體化合物的名稱可以俗名磷脂酸(sn-甘油-3-磷酸)為母體進行半系統命名或按一般規則進行系統命名。
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磷脂酰肌醇基本特性
化學途徑
是G蛋白偶聯受體的信號轉導通路中的一種途徑,
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在信號通路中胞外信號分子與細胞表面G蛋白耦聯型受體結合,激活質膜上的磷脂酶C(PLC-β),使質膜上4,5-二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解成1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DG)兩個第二信使,胞外信號轉換為胞內信號,這一信號系統又稱為“雙信使系統”(Double Messenger System)。
DG結合於質膜上,可活化與質膜結合的蛋白激酶C(Protein Kinase C,PKC)。PKC以非活性形式分佈於細胞溶質中,當細胞接受刺激,產生IP3,使Ca2+濃度升高,PKC便轉位到質膜內表面,被DG活化,PKC可以使蛋白質的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化使不同的細胞產生不同的反應,如細胞分泌、肌肉收縮、細胞增殖和分化等。DG的作用可用佛波醇酯(phorbol ester)模擬。
磷脂酰肌醇生理作用
DG通過兩種途徑終止其信使作用:一是被DG-激酶磷酸化成為磷脂酸,進入磷脂酰肌醇循環;二是被DG酯酶水解成單酯酰甘油。由於DG代謝週期很短,不可能長期維持PKC活性,而細胞增殖或分化行為的變化又要求PKC長期活性所產生的效應。現發現另一種DG生成途徑,即由磷脂酶催化質膜上的磷脂酰膽鹼斷裂產生的DG,用來維持PKC的長期效應。
首先由激活的SrcPrK和ZAP-70通過LAT使膜結合的磷脂酶C(PLC)分子丁鏈上的酪氨酸殘基發生磷酸化。磷酸化的PLC—γ發揮酶活性,使底物二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)水解成兩個成分:三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DAG)。IP3可迅速地從膜內側向胞質溶膠中擴散,一方面打開細胞膜上的鈣通道使Ca2+進入細胞內,同時開啓細胞內鈣池(內質網)增加Ca2+—的釋放,協同提高胞內遊離鈣的濃度。胞質Ca2+含量的上升,激活一種稱為鈣調蛋白(camodulin)的Ca2+結合蛋白,後者可調節其他酶類的活性,並最終導致鈣調磷酸酶的激活。
磷脂酰肌醇激活信號
抗原激活信號轉導磷脂酰肌醇途徑的啓動
鈣調磷酸酶是一種絲、蘇氨酸磷酸酶而不是PTK。另一方面,與胞膜內側相聯的DAG則直接激活PKC。後面熔會捍到,鈣調磷酸酶和PKC主要分別活化兩種重要的轉錄因子NF—AT和NF—cB。因而在這一條信號轉導的下游通路中,實際上再一分為二,形成鈣調磷酸酶參與的途徑。和PKC介導的途徑。由於一個PLCγ分子可以產生很多的IP2和DAG,這就放大了傳入的抗原識別信號.並保證其轉導的有效性。
磷脂酰肌醇分子信號
Ca2+活化各種Ca2+結合蛋白引起細胞反應,鈣調素(calmodulin,CaM)由單一肽鏈構成,具有四個鈣離子結合部位。結合鈣離子發生構象改變,可激活鈣調素依賴性激酶(CaM-Kinase)。細胞對Ca2+的反應取決於細胞內鈣結合蛋白和鈣調素依賴性激酶的種類。如:在哺乳類腦神經元突觸處鈣調素依賴性激酶Ⅱ十分豐富,與記憶形成有關。該蛋白髮生點突變的小鼠表現出明顯的記憶無能。
磷脂酰肌醇科研成果
2022年7月4日晚23時,美國加州大學聖地亞哥分校Kun-Liang Guan(管坤良)教授實驗室在Nature Chemical Biology期刊上發表了一項新的研究成果,表明磷脂酰肌醇轉移蛋白和磷脂酰肌醇作為重要的上游調節因子,參與HIPPO信號通路活性的調控。
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- 參考資料
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- 1. 池振明,張厚程,趙雙枝. 酵母菌磷脂酰肌醇(PI)的生物合成及其重要的生理學功能[J]. 生物工程進展,2002,02:40-43.
- 2. Chi Z,et al.Enzyme and Microbial Technology,1997; 21(6): 463 -467
- 3. 磷脂酰肌醇的理化性質 .中國化工企業聯盟網.2014-01-17[引用日期2014-01-17]
- 4. 《自然—化學生物學》:管坤良團隊發現磷脂酰肌醇轉移蛋白和磷脂酰肌醇調控HIPPO信號通路 .中國科學院微生物研究所[引用日期2022-07-05]
- 5. 磷脂酰肌醇 .化源網[引用日期2022-07-06]
- 6. 中國化學會, 有機化合物命名審定委員會. 有機化合物命名原則 2017[M]. 北京: 科學出版社, 2018:435-436.