Cytoskelettets dynamik i nærheden af membranerRediger

PIP2 regulerer organiseringen, polymeriseringen og forgreningen af filamentøst actin (F-actin) via direkte binding til F-actin-regulerende proteiner.

Endocytose og exocytoseRediger

Det første bevis, der indikerede, at phosphoinositider(PIs) (især PI(4,5)P2) er vigtige under exocytoseprocessen, var i 1990. Emberhard et al. fandt, at anvendelse af PI-specifik fosfolipase C i digitonin-permeabiliserede chromaffinceller nedsatte PI-niveauerne og hindrede calciumudløst exocytose. Denne eksocytosehæmning var fortrinsvis for en ATP-afhængig fase, hvilket indikerer, at PI-funktionen var nødvendig for sekretion. Senere undersøgelser identificerede associerede proteiner, der er nødvendige i denne fase, såsom phosphatidylinositoltransferprotein og phosphoinositol-4-monophosphatase 5-kinase type Iγ (PIPKγ), som medierer PI(4,5)P2-genoprettelse i permeabel celleinkubation på en ATP-afhængig måde. I disse senere undersøgelser hæmmer PI(4,5)P2-specifikke antistoffer kraftigt exocytose, hvilket giver direkte beviser for, at PI(4,5)P2 spiller en central rolle under LDCV (Large dense core vesicle)-ekocytoseprocessen.

Gennem brug af PI-specifik kinase/phosphataseidentifikation og PI-antistof/medicin/blokeringsopdagelse blev PI’s rolle (især PI(4,5)P2) i sekretionsregulering udførligt undersøgt. Undersøgelser, der anvender overekspression af PHPLCδ1-domænet (der fungerer som PI(4,5)P2-buffer eller -blokker), PIPKIγ knockout i chromaffinceller og i centralnervesystemet, PIPKIγ knockdown i beta-cellinjer og overekspression af synaptojanin 1’s membrantættende inositol-5-fosfatase-domæne, tyder alle på, at vesikel-sekretionen (synaptisk vesikel og LDCV) var alvorligt nedsat efter PI(4,5)P2-depletion eller -blokering. Desuden viste nogle undersøgelser en forringet/reduceret RRP af disse vesikler, selv om antallet af docerede vesikler ikke blev ændret efter PI(4,5)P2-depletion, hvilket tyder på en defekt i et præ-fusionsstadie (primingstadie). Opfølgende undersøgelser viste, at PI(4,5)P2-interaktioner med CAPS, Munc13 og synaptotagmin1 sandsynligvis spiller en rolle i denne PI(4,5)P2-afhængige primingdefekt.

IP3/DAG-banenRediger

PIP2 fungerer som et mellemprodukt i ], som initieres af ligander, der binder til G-protein-koblede receptorer, der aktiverer Gq alfa-underenheden. PtdIns(4,5)P2 er et substrat til hydrolyse af phospholipase C (PLC), et membranbundet enzym, der aktiveres gennem proteinreceptorer som f.eks. α1-adrenerge receptorer. PIP2 regulerer funktionen af mange membranproteiner og ionkanaler, som f.eks. M-kanalen. Produkterne af PLC-katalyseringen af PIP2 er inositol 1,4,5-trisphosphat (InsP3; IP3) og diacylglycerol (DAG), der begge fungerer som second messengers. I denne kaskade forbliver DAG på cellemembranen og aktiverer signalkaskaden ved at aktivere proteinkinase C (PKC). PKC aktiverer på sin side andre cytosoliske proteiner ved at fosforylerer dem. PKC’s virkning kan ophæves af fosfataser. IP3 kommer ind i cytoplasmaet og aktiverer IP3-receptorer på det glatte endoplasmatiske reticulum (ER), som åbner calciumkanaler på det glatte ER, hvilket muliggør mobilisering af calciumioner gennem specifikke Ca2+ -kanaler til cytosolen. Calcium deltager i kaskaden ved at aktivere andre proteiner.

Docking af fosfolipiderRediger

Klasse I PI 3-kinaser fosforylerer PtdIns(4,5)P2 og danner phosphatidylinositol (3,4,5)-trisphosphat (PtdIns(3,4,5)P3), og PtdIns(4,5)P2 kan omdannes fra PtdIns4P. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5)P3 og PtdIns(4,5)P2 fungerer ikke kun som substrater for enzymer, men også som dockingfosfolipider, der binder specifikke domæner, som fremmer rekruttering af proteiner til plasmamembranen og efterfølgende aktivering af signalkaskader.

• Eksempler på proteiner, der aktiveres af PtdIns(3,4,5)P3, er AKT, PDPK1, Btk1.
• En mekanisme for direkte virkning af PtdIns(4,5)P2 er åbning af Na+-kanaler som en mindre funktion i frigivelse af væksthormon ved væksthormon-frigivende hormon.

KaliumkanalerRediger

Inadgående rektificerende kaliumkanaler har vist sig at kræve docking af PIP2 for kanalaktivitet.

G-protein-koblede receptorerRediger

PtdIns(4,5)P2 har vist sig at stabilisere de aktive tilstande af klasse A G-protein-koblede receptorer (GPCR’er) via direkte binding og øge deres selektivitet over for visse G-proteiner.

G-protein-koblede receptorkinaserRediger

PIP2 har vist sig at rekruttere G-protein-koblet receptorkinase 2 (GRK2) til membranen ved at binde til den store lobe af GRK2. Dette stabiliserer GRK2 og orienterer det også på en måde, der muliggør en mere effektiv fosforylering af den betaadrenerge receptor, en type GPCR.

ReguleringRediger

PIP2 reguleres af mange forskellige komponenter. En ny hypotese er, at PIP2-koncentrationen opretholdes lokalt. Nogle af de faktorer, der er involveret i PIP2-regulering, er:

• Lipidkinaser, Lipidphosphatase
• Lipidtransferproteiner
• Vækstfaktorer, Små GTPaser
• Celletilhæftning
• Celle-celle-interaktion
• Ændring af cellevolumen
• Celledifferentieringstilstand
• Celstress