Sytoskeletin dynamiikka membraanien läheisyydessäMuutos

PIP2 säätelee filamenttisen aktiinin (F-aktiini) organisoitumista, polymerisaatiota ja haarautumista sitoutumalla suoraan F-aktiiniä sääteleviin proteiineihin.

Endosytoosi ja eksosytoosiEdit

Ensimmäiset todisteet, jotka viittasivat siihen, että fosfoinositidit(PI:t) (erityisesti PI(4,5)P2) ovat tärkeitä eksosytoosiprosessin aikana, saatiin vuonna 1990. Emberhard et al. havaitsivat, että PI-spesifisen fosfolipaasi C:n levittäminen digitoniini-permeabiloituihin kromaffiinisoluihin vähensi PI-tasoja ja esti kalsiumin käynnistämän eksosytoosin. Tämä eksosytoosin esto kohdistui ensisijaisesti ATP-riippuvaiseen vaiheeseen, mikä osoittaa, että PI:n toimintaa tarvitaan erittymiseen. Myöhemmissä tutkimuksissa tunnistettiin tämän vaiheen aikana tarvittavia assosioituneita proteiineja, kuten fosfatidylinositolin siirtoproteiini ja fosfoinositoli-4-monofosfataasi-5-kinaasi tyyppi Iγ (PIPKγ), joka välittää PI(4,5)P2:n palautumista läpäisevien solujen inkubaatiossa ATP-riippuvaisella tavalla. Näissä myöhemmissä tutkimuksissa PI(4,5)P2-spesifiset vasta-aineet estivät voimakkaasti eksosytoosia, mikä antoi suoraa näyttöä siitä, että PI(4,5)P2:lla on keskeinen rooli LDCV:n (Large dense core vesicle) eksosytoosiprosessin aikana.

PI-spesifisten kinaasien/fosfataasien tunnistamisen ja PI-vasta-aineiden/lääkkeiden/salpaajien löytämisen avulla PI:n (erityisesti PI(4,5)P2:n) roolia erittymisen säätelemisessä selvitettiin laajasti. Tutkimukset, joissa käytettiin PHPLCδ1-domeenin yliekspressiota (joka toimii PI(4,5)P2-puskurina tai -salpaajana), PIPKIγ:n tyrmäystä kromaffiinisoluissa ja keskushermostossa, PIPKIγ:n tyrmäystä beetasolulinjojen solulinjoissa ja synaptojaniini 1:n membraaniin sidotun inositoli-5-fosfataasidomeenin yliekspressiota, viittasivat siihen, että vesikkelien (synaptisten vesikkelien ja LDCV:iden) erittyminen oli heikentynyt huomattavasti PI(4,5)P2:n ehtymisen tai estämisen jälkeen. Lisäksi jotkin tutkimukset osoittivat näiden vesikkelien heikentyneen/vähentyneen RRP:n, vaikka telakoituneiden vesikkelien määrä ei muuttunut PI(4,5)P2:n poiston jälkeen, mikä viittaa vikaan fuusiota edeltävässä vaiheessa (priming-vaihe). Jatkotutkimukset osoittivat, että PI(4,5)P2-vuorovaikutuksilla CAPS:n, Munc13:n ja synaptotagmin1:n kanssa on todennäköisesti merkitystä tässä PI(4,5)P2-riippuvaisessa priming-virheessä.

IP3/DAG-reittiEdit

PIP2 toimii välituotteena ], joka käynnistyy ligandien sitoutuessa G-proteiiniin kytkeytyneisiin reseptoreihin, jotka aktivoivat Gq-alfa-alayksikköä. PtdIns(4,5)P2 on substraatti fosfolipaasi C:n (PLC) hydrolyysille, joka on kalvoon sidottu entsyymi, joka aktivoituu proteiinireseptorien, kuten α1-adrenergisten reseptorien, kautta. PIP2 säätelee monien kalvoproteiinien ja ionikanavien, kuten M-kanavan, toimintaa. PLC:n katalysoiman PIP2:n tuotteet ovat inositoli-1,4,5-trisfosfaatti (InsP3; IP3) ja diasyyliglyseroli (DAG), jotka molemmat toimivat toisena viestinviejänä. Tässä kaskadissa DAG jää solukalvolle ja aktivoi signaalikaskadin aktivoimalla proteiinikinaasi C:n (PKC). PKC puolestaan aktivoi muita sytosoliproteiineja fosforyloimalla niitä. PKC:n vaikutus voidaan kumota fosfataaseilla. IP3 pääsee sytoplasmaan ja aktivoi sileän endoplasmisen retikulumin (ER) IP3-reseptoreita, jotka avaavat sileän ER:n kalsiumkanavat, mikä mahdollistaa kalsiumionien mobilisaation spesifisten Ca2+ -kanavien kautta sytosoliin. Kalsium osallistuu kaskadiin aktivoimalla muita proteiineja.

Fosfolipidien telakointiEdit

I luokan PI 3 -kinaasit fosforyloivat PtdIns(4,5)P2:ta muodostaen fosfatidylinositoli(3,4,5)-trisfosfaattia (PtdIns(3,4,5)P3) ja PtdIns(4,5)P2 voidaan muuntaa PtdIns4P:stä. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5,5)P3 ja PtdIns(4,5,5)P2 eivät toimi ainoastaan entsyymien substraatteina, vaan ne toimivat myös telakoituvina fosfolipideinä, jotka sitovat spesifisiä domeeneja, jotka edistävät proteiinien rekrytoitumista plasmamembraaniin ja myöhempää signaalikaskadien aktivoitumista.

• Esimerkkejä PtdIns(3,4,5)P3:n aktivoimista proteiineista ovat AKT, PDPK1, Btk1.
• Yksi PtdIns(4,5)P2:n suoran vaikutuksen mekanismi on Na+-kanavien avautuminen, jolla on vähäinen funktio kasvuhormonin vapautumisessa kasvuhormonia vapauttavan hormonin avulla.

KaliumkanavatEdit

Sisäänpäin oikaisevien kaliumkanavien on osoitettu vaativan PIP2:n kiinnittymistä kanavan aktiivisuuteen.

G-proteiiniin kytkeytyneet reseptoritEdit

PtdIns(4,5)P2:n on osoitettu stabiloivan A-luokan G-proteiiniin kytkeytyneiden reseptoreiden (G-proteiiniin kytkeytyneiden reseptoreiden, jäljempänä GCR:ien) aktiivista tilaa suoran kiinnittymisen välityksellä ja parantavan selektiivisyyttä tiettyihin G-proteiineihin.

G-proteiinikytkentäiset reseptorikinaasitEdit

PIP2:n on osoitettu rekrytoivan G-proteiinikytkentäisen reseptorikinaasi 2:n (GRK2) kalvolle sitoutumalla GRK2:n suureen lohkoon. Tämä stabiloi GRK2:ta ja myös suuntaa sen tavalla, joka mahdollistaa tehokkaamman beeta-adrenergisen reseptorin, eräänlaisen GPCR:n, fosforylaation.

SäätelyEdit

PIP2:ta säätelevät monet eri komponentit. Yksi nouseva hypoteesi on, että PIP2-pitoisuutta ylläpidetään paikallisesti. Joitakin PIP2:n säätelyyn osallistuvia tekijöitä ovat:

• Lipidikinaasit, Lipidifosfataasi
• Lipidinsiirtoproteiinit
• Kasvutekijät, Pienet GTPaasit
• Solun kiinnittyminen
• Solun ja solun vuorovaikutus
• Solun tilavuuden muutos
• Solun erilaistumistila
• Solustressi