Fosfolipasa A2

La enzima fosfolipasa A₂ (EC 3.1.1.4, PLA2, nombre sistemático fosfatidilcolina 2-acilhidrolasa ) catalizan la escisión de ácidos grasos en la posición 2 de los fosfolípidos, hidrolizando el enlace entre la segunda “cola” de ácido graso y la molécula de glicerol:

fosfatidilcolina + H₂O = 1 acylglycerofosfocolina + un carboxilato

Esta fosfolipasa en particular reconoce específicamente el enlace sn₂ acilo de los fosfolípidos e hidroliza catalíticamente el enlace, liberando ácido araquidónico y ácido lisofosfatídico. Tras la modificación posterior mediante ciclooxigenasas o lipoxigenasas, el ácido araquidónico se modifica en compuestos activos llamados eicosanoides. Los eicosanoides incluyen prostaglandinas y leucotrienos, que se clasifican como antiinflamatorios y mediadores inflamatorios.

Las enzimas PLA2 se encuentran comúnmente en tejidos de mamíferos, así como en veneno de arácnidos, insectos y serpientes. El veneno de las abejas se compone en gran parte de melitina, que es un estimulante del PLA2. Debido a la mayor presencia y actividad de PLA2 resultante de la picadura de una serpiente o un insecto, el ácido araquidónico se libera desproporcionadamente de la membrana de fosfolípidos. Como resultado, se produce inflamación y dolor en el sitio. También existen fosfolipasas A2 procarióticas.

Los tipos adicionales de fosfolipasas incluyen fosfolipasa A1, fosfolipasa B, fosfolipasa C y fosfolipasa D.

Familias

Las fosfolipasas A₂ incluyen varias familias de proteínas no relacionadas con actividad enzimática común. Dos familias más notables son las fosfolipasas A₂ secretadas y citosólicas. Otras familias incluyen la PLA2 independiente de Ca2+ (iPLA2) y las PLA2 asociadas a lipoproteínas (lp-PLA2), también conocidas como factor activador de plaquetas acetilhidrolasa (PAF-AH).

Fosfolipasas A2 secretadas (sPLA2)

Las formas extracelulares de las fosfolipasas A₂ se han aislado de diferentes venenos (serpiente, abeja y avispa), de prácticamente todos los tejidos de mamíferos estudiados (incluidos el páncreas y el riñón), así como de bacterias. Requieren Ca²⁺ para su actividad.

La sPLA2 pancreática sirve para la digestión inicial de los compuestos fosfolípidos en la grasa de la dieta. Las fosfolipasas del veneno ayudan a inmovilizar a las presas promoviendo la lisis celular.

En ratones, los sPLA2 del grupo III participan en la maduración de los espermatozoides y se cree que el grupo X participa en la capacitación de los espermatozoides.

Se ha demostrado que sPLA2 promueve la inflamación en mamíferos al catalizar el primer paso de la vía del ácido araquidónico al descomponer 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 las arterias coronarias y el síndrome coronario agudo, y que posiblemente conducen al síndrome de dificultad respiratoria aguda y a la progresión de la amigdalitis.

En los niños, los niveles excesivos de sPLA2 se han asociado con una inflamación que se cree que exacerba el asma y la inflamación de la superficie ocular (ojo seco).

Se observa un aumento de la actividad de sPLA2 en el líquido cefalorraquídeo de humanos con enfermedad de Alzheimer y esclerosis múltiple, y puede servir como marcador de aumentos en la permeabilidad de la barrera hematoencefálica.

Hay miembros atípicos de la familia de la fosfolipasa A₂, como PLA2G12B, que no tienen actividad fosfolipasa con el sustrato de fosfolipasa típico. La falta de actividad enzimática de PLA2G12B indica que puede tener una función única y distintiva de otras sPLA2. Se ha demostrado que en ratones nulos PLA2G12B los niveles de VLDL se redujeron considerablemente, lo que sugiere que podría tener un efecto en la secreción de lipoproteínas.

Fosfolipasas citosólicas A2 (cPLA2)

La PLA2 intracelular del grupo IV también depende del Ca, pero tiene una estructura 3D diferente y es significativamente más grande que la PLA2 secretada (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 de los fosfolípidos de membrana. El ácido araquidónico es a la vez una molécula de señalización y el precursor de la síntesis de otras moléculas de señalización denominadas eicosanoides. Estos incluyen leucotrienos y prostaglandinas. Algunos eicosanoides se sintetizan a partir de diacilglicerol, liberado de la bicapa lipídica por la fosfolipasa C (ver más abajo).

fosfolipasas A₂ se pueden clasificar según la homología de secuencia.

PLA2 asociadas a lipoproteínas (lp-PLA2)

Los niveles elevados de lp-PLA2 están asociados con enfermedades cardíacas y pueden contribuir a la aterosclerosis. Sin embargo, el papel de LP-PLA2 en la aterosclerosis puede depender de su portador en el plasma, y varias líneas de evidencia sugieren que la Lp-PLA2 asociada a HDL puede contribuir sustancialmente a las actividades antiaterogénicas de HDL.

Mecanismo

El mecanismo catalítico sugerido de la sPLA2 pancreática se inicia mediante un complejo His-48/Asp-99/calcio dentro del sitio activo. El ion calcio polariza el oxígeno del carbonilo sn-2 y al mismo tiempo se coordina con una molécula de agua catalítica, w5. His-48 mejora la nucleofilicidad del agua catalítica a través de una segunda molécula de agua puente, w6. Se ha sugerido que se necesitan dos moléculas de agua para recorrer la distancia entre la histidina catalítica y el éster. Se cree que la basicidad de His-48 mejora mediante enlaces de hidrógeno con Asp-99. Una sustitución de His-48 por asparagina mantiene la actividad de tipo salvaje, ya que el grupo funcional amida de la asparagina también puede funcionar para reducir el pKa, o constante de disociación ácida, de la molécula de agua puente. El estado límite de velocidad se caracteriza por la degradación del intermedio tetraédrico compuesto por un oxianión de calcio coordinado. El papel del calcio también puede duplicarse con otros cationes relativamente pequeños como el cobalto y el níquel. Antes de activarse en la digestión, la tripsina activa la proforma de PLA2.

PLA2 también se puede caracterizar por tener un canal que presenta una pared hidrófoba en la que residuos de aminoácidos hidrófobos como Phe, Leu y Tyr sirven para unirse al sustrato. Otro componente de PLA2 son los siete puentes disulfuro que influyen en la regulación y el plegamiento estable de proteínas.

Efectos biológicos

La acción del PLA2 puede liberar histamina de los mastocitos peritoneales de rata. También provoca la liberación de histamina en los basófilos humanos.

Reglamento

Debido a la importancia de la PLA2 en las respuestas inflamatorias, la regulación de la enzima es esencial. cPLA2 está regulado por la fosforilación y las concentraciones de calcio. cPLA2 es fosforilada por una MAPK en Serine-505. Cuando la fosforilación se combina con una afluencia de iones calcio, cPLA2 se estimula y puede translocarse a la membrana para comenzar la catálisis.

La fosforilación de cPLA2 puede ser el resultado de la unión del ligando a receptores, incluidos:

• Receptores 5-HT2
• mGLUR1
• bFGF receptor
• Receptor IFN-α
• Receptor IFN-γ

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 cPLA2 y reducir la respuesta inflamatoria.

Relevancia en los trastornos neurológicos

En las células cerebrales normales, la regulación de la PLA2 representa un equilibrio entre la conversión del 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 y la neuroinflamación resultantes son análogos a enfermedades neurológicas como la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia, la esclerosis múltiple o la isquemia. Los lisofosfolípidos son otra clase de moléculas liberadas de la membrana que son predecesoras 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 neurales que ya se encuentran bajo estrés oxidativo y una inflamación potente. Por tanto, los inhibidores específicos de la PLA2 cerebral podrían ser un enfoque farmacéutico para el tratamiento de varios trastornos asociados con el trauma neural.

Aumento de la fosfolipasa A₂ actividad es una reacción de fase aguda que se eleva durante la inflamación, que también se considera exponencialmente más alta en las hernias de disco de baja espalda en comparación con la artritis reumatoide. Es una mezcla de inflamación y sustancia P que son responsables del dolor.

El aumento de la fosfolipasa A₂ también se ha asociado con trastornos neuropsiquiátricos como la esquizofrenia y trastornos generalizados del desarrollo (como el autismo), aunque se desconocen los mecanismos implicados.

Isoenzimas

isoenzimas de la fosfolipasa A₂ humana incluyen:

• Grupo I: PLA2G1B
• Grupo II: PLA2G2A, PLA2G2C, PLA2G2D, PLA2G2E, PLA2G2F
• Grupo III: PLA2G3
• Grupo IV: PLA2G4A, PLA2G4B, PLA2G4C, PLA2G4D, PLA2G4E, PLA2G4F
• Grupo V: PLA2G5
• Grupo VI: PLA2G6
• Grupo VII: PLA2G7
• Grupo X: PLA2G10
• Grupo XII: PLA2G12A, PLA2G12B

Además, las siguientes proteínas humanas contienen el dominio fosfolipasa A₂:

• OC90