La enzima fosfolipasa A 2 (EC 3.1.1.4, PLA2 , nombre sistemático fosfatidilcolina 2-acilhidrolasa ) cataliza la escisión de los ácidos grasos en la posición 2 de los fosfolípidos , hidrolizando el enlace entre la segunda “cola” de ácido graso y la molécula de glicerol :
Esta fosfolipasa en particular reconoce específicamente el enlace acilo sn2 de los fosfolípidos e hidroliza catalíticamente el enlace, liberando ácido araquidónico y lisofosfatidilcolina , un precursor del ácido lisofosfatídico . Tras la modificación posterior por ciclooxigenasas o lipoxigenasas , el ácido araquidónico se modifica en compuestos activos llamados eicosanoides . Los eicosanoides incluyen prostaglandinas y leucotrienos , que se clasifican como mediadores antiinflamatorios e inflamatorios. [1]
Las enzimas PLA2 se encuentran comúnmente en los tejidos de los mamíferos, así como en el veneno de arácnidos, insectos y serpientes. [2] El veneno de las abejas se compone principalmente de melitina , que es un estimulante de la PLA2. Debido a la mayor presencia y actividad de PLA2 resultante de una picadura de serpiente o insecto, el ácido araquidónico se libera de la membrana de fosfolípidos de manera desproporcionada. Como resultado, se produce inflamación y dolor en el sitio. [3] También existen fosfolipasas A 2 procariotas .
Otros tipos de fosfolipasas incluyen la fosfolipasa A 1 , la fosfolipasa B , la fosfolipasa C y la fosfolipasa D . [4]
Las fosfolipasas A 2 incluyen varias familias de proteínas no relacionadas con una actividad enzimática común. Las dos familias más notables son las fosfolipasas A 2 secretadas y citosólicas . Otras familias incluyen la PLA2 independiente de Ca 2+ (iPLA2) y las PLA2 asociadas a lipoproteínas (lp-PLA2), también conocida como acetilhidrolasa del factor activador de plaquetas (PAF-AH).
Las formas extracelulares de las fosfolipasas A 2 se han aislado de diferentes venenos ( serpiente , [5] abeja y avispa ), de prácticamente todos los tejidos de mamíferos estudiados (incluidos el páncreas y el riñón ), así como de bacterias . Requieren Ca 2+ para su actividad.
La sPLA2 pancreática sirve para la digestión inicial de los compuestos fosfolipídicos presentes en la grasa de la dieta . Las fosfolipasas del veneno ayudan a inmovilizar a la presa promoviendo la lisis celular [ cita requerida ] .
En ratones, el grupo III sPLA2 está involucrado en la maduración de los espermatozoides, [6] y se cree que el grupo X está involucrado en la capacitación de los espermatozoides . [7]
Se ha demostrado que la sPLA2 promueve la inflamación en mamíferos al catalizar el primer paso de la vía del ácido araquidónico mediante la descomposición de los fosfolípidos , lo que da como resultado la formación de ácidos grasos, incluido el ácido araquidónico . Este ácido araquidónico luego se metaboliza para formar varias moléculas inflamatorias y trombogénicas . Se cree que los niveles excesivos de sPLA2 contribuyen a varias enfermedades inflamatorias y se ha demostrado que promueven la inflamación vascular que se correlaciona con eventos coronarios en la enfermedad de la arteria coronaria y el síndrome coronario agudo [ 8] y posiblemente conducen al síndrome de dificultad respiratoria aguda [9] y la progresión de la amigdalitis [10] .
En los niños, los niveles excesivos de sPLA2 se han asociado con una inflamación que se cree que agrava el asma [11] y la inflamación de la superficie ocular ( ojo seco ). [12]
Se observa una mayor actividad de sPLA2 en el líquido cefalorraquídeo de humanos con enfermedad de Alzheimer y esclerosis múltiple , y puede servir como un marcador de aumentos en la permeabilidad de la barrera sangre-líquido cefalorraquídeo . [13]
Existen miembros atípicos de la familia de la fosfolipasa A2 , como la PLA2G12B, que no tienen actividad de fosfolipasa con un sustrato de fosfolipasa típico. [14] La falta de actividad enzimática de la PLA2G12B indica que puede tener una función única que la distingue de otras sPLA2. Se ha demostrado que en ratones sin PLA2G12B los niveles de VLDL se redujeron considerablemente, lo que sugiere que podría tener un efecto en la secreción de lipoproteínas [15] [16]
Las PLA2 intracelulares del grupo IV también dependen del calcio, pero tienen una estructura tridimensional diferente y son significativamente más grandes que las PLA2 secretadas (más de 700 residuos). Incluyen un dominio C2 y un dominio catalítico grande.
Estas fosfolipasas participan en procesos de señalización celular , como la respuesta inflamatoria . Liberan ácido araquidónico a partir de los fosfolípidos de la membrana. El ácido araquidónico es tanto una molécula de señalización como el precursor de la síntesis de otras moléculas de señalización denominadas eicosanoides . Entre ellas se incluyen los leucotrienos y las prostaglandinas . Algunos eicosanoides se sintetizan a partir del diacilglicerol , liberado de la bicapa lipídica por la fosfolipasa C (véase más adelante).
Las fosfolipasas A 2 se pueden clasificar según la homología de secuencia. [17]
Los niveles elevados de LP-PLA2 están asociados con enfermedades cardíacas y pueden contribuir a la aterosclerosis . [18] Aunque el papel de LP-PLA2 en la aterosclerosis puede depender de su transportador en el plasma, varias líneas de evidencia sugieren que la Lp-PLA2 asociada a HDL puede contribuir sustancialmente a las actividades antiaterogénicas de HDL. [19]
El mecanismo catalítico sugerido de la sPLA2 pancreática es iniciado por un complejo His-48/Asp-99/calcio dentro del sitio activo. El ion calcio polariza el oxígeno del carbonilo sn-2 mientras que también se coordina con una molécula de agua catalítica , w5. His-48 mejora la nucleofilia del agua catalítica a través de una segunda molécula de agua puente, w6. Se ha sugerido que son necesarias dos moléculas de agua para atravesar la distancia entre la histidina catalítica y el éster . Se cree que la basicidad de His-48 se mejora a través de la unión de hidrógeno con Asp-99. Una sustitución de asparagina por His-48 mantiene la actividad de tipo salvaje, ya que el grupo funcional amida en la asparagina también puede funcionar para reducir el pKa, o constante de disociación ácida , de la molécula de agua puente. El estado limitante de la velocidad se caracteriza como la degradación del intermediario tetraédrico compuesto por un oxianión coordinado de calcio . El papel del calcio también puede ser duplicado por otros cationes relativamente pequeños como el cobalto y el níquel. [20] Antes de volverse activa en la digestión, la proforma de PLA2 es activada por la tripsina.
La PLA2 también se puede caracterizar por tener un canal que presenta una pared hidrofóbica en la que los residuos de aminoácidos hidrofóbicos como Phe , Leu y Tyr sirven para unir el sustrato. Otro componente de la PLA2 son los siete puentes disulfuro que influyen en la regulación y el plegamiento estable de las proteínas. [20]
La acción de PLA2 puede liberar histamina de los mastocitos peritoneales de rata. [22] También provoca la liberación de histamina en los basófilos humanos. [23]
Debido a la importancia de la PLA2 en las respuestas inflamatorias , la regulación de la enzima es esencial. La cPLA2 está regulada por la fosforilación y las concentraciones de calcio. La cPLA2 es fosforilada por una MAPK en la serina -505. Cuando la fosforilación se combina con un influjo de iones de calcio, la cPLA2 se estimula y puede translocarse a la membrana para comenzar la catálisis . [24]
La fosforilación de cPLA2 puede ser el resultado de la unión del ligando a los receptores, incluidos:
En el caso de una inflamación, la aplicación de glucocorticoides regula positivamente (mediada a nivel genético) la producción de la proteína lipocortina , que puede inhibir la cPLA2 y reducir la respuesta inflamatoria.
En las células cerebrales normales, la regulación de PLA2 explica un equilibrio entre la conversión de ácido araquidónico en mediadores proinflamatorios y su reincorporación a la membrana. En ausencia de una regulación estricta de la actividad de PLA2, se produce una cantidad desproporcionada de mediadores proinflamatorios. El estrés oxidativo inducido resultante y la neuroinflamación son análogos a enfermedades neurológicas como la enfermedad de Alzheimer , la epilepsia , la esclerosis múltiple y la isquemia . Los lisofosfolípidos son otra clase de moléculas liberadas de la membrana que son predecesores anteriores de los factores activadores de plaquetas (PAF). Los niveles anormales de PAF potente también se asocian con daño neurológico. Un inhibidor enzimático óptimo se dirigiría específicamente a la actividad de PLA2 en las membranas de las células neuronales que ya están bajo estrés oxidativo e inflamación potente . Por lo tanto, los inhibidores específicos de PLA2 cerebral podrían ser un enfoque farmacéutico para el tratamiento de varios trastornos asociados con el trauma neuronal. [26]
El aumento de la actividad de la fosfolipasa A2 es una reacción de fase aguda que aumenta durante la inflamación, que también se observa que es exponencialmente mayor en las hernias de disco lumbares en comparación con la artritis reumatoide . [ cita requerida ] Es una mezcla de inflamación y sustancia P que son responsables del dolor. [ cita requerida ]
El aumento de la fosfolipasa A2 también se ha asociado con trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia y los trastornos generalizados del desarrollo (como el autismo ), aunque no se conocen los mecanismos implicados. [27] [28]
Las isoenzimas de la fosfolipasa A2 humana incluyen:
Además, las siguientes proteínas humanas contienen el dominio de la fosfolipasa A 2 :
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