A citoszkeleton dinamikája a membránok közelébenSzerkesztés

A PIP2 a filamentózus aktin (F-aktin) szerveződését, polimerizációját és elágazását szabályozza az F-aktin szabályozó fehérjékhez való közvetlen kötődés révén.

Endocitózis és exocitózisSzerkesztés

Az első bizonyíték arra, hogy a foszfoinozitidok (PI-k) (különösen a PI(4,5)P2) fontos szerepet játszanak az exocitózis folyamatában, 1990-ben született. Emberhard és munkatársai megállapították, hogy a PI-specifikus foszfolipáz C alkalmazása a digitonin-permeabilizált kromaffin sejtekbe csökkentette a PI szintjét, és gátolta a kalcium által kiváltott exocitózist. Ez az exocitózis-gátlás az ATP-függő szakaszra volt preferenciális, ami azt jelzi, hogy a PI funkciója szükséges a szekrécióhoz. Későbbi vizsgálatok azonosították az ebben a szakaszban szükséges társult fehérjéket, például a foszfatidil-inozitol transzferfehérjét és a foszfoinozitol-4-monofoszfatáz 5 kináz Iγ típusú kinázt (PIPKγ), amely a PI(4,5)P2 helyreállítását közvetíti az áteresztő sejtek inkubációjában ATP-függő módon. Ezekben a későbbi vizsgálatokban a PI(4,5)P2 specifikus antitestek erősen gátolták az exocitózist, így közvetlen bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy a PI(4,5)P2 kulcsszerepet játszik az LDCV (Large dense core vesicle) exocitózis folyamata során.

A PI-specifikus kináz/foszfatáz azonosítás és PI antitest/gyógyszer/blokkoló felfedezése révén széles körben vizsgálták a PI (különösen a PI(4,5)P2) szerepét a szekréció szabályozásában. A PHPLCδ1 domén túlterjedését (amely PI(4,5)P2 pufferként vagy blokkolóként működik), a PIPKIγ kiütését a kromaffin sejtekben és a központi idegrendszerben, a PIPKIγ kiütését béta sejtvonalakban és a synaptojanin 1 membránhoz kötött inozitol-5-foszfatáz doménjének túlterjedését alkalmazó vizsgálatok mind azt sugallták, hogy a vezikulák (szinaptikus vezikulák és LDCV) kiválasztása súlyosan károsodott a PI(4,5)P2 kiürítése vagy blokkolása után. Sőt, egyes vizsgálatok e vezikulák károsodott/csökkent RRP-jét mutatták ki, bár a dokkolt vezikulák száma nem változott a PI(4,5)P2 depletió után, ami a fúzió előtti szakaszban (priming stage) jelentkező hibára utal. A további vizsgálatok azt mutatták, hogy a PI(4,5)P2 kölcsönhatásai a CAPS-szel, a Munc13-mal és a synaptotagmin1-gyel valószínűleg szerepet játszanak ebben a PI(4,5)P2 függő priming defektusban.

IP3/DAG útvonalSzerkesztés

A PIP2 intermedierként funkcionál a ], amelyet a G-protein-csatolt receptorokhoz kötődő, a Gq alfa alegységet aktiváló ligandok indítanak el. A PtdIns(4,5)P2 a foszfolipáz C (PLC) hidrolízisének szubsztrátja, amely egy membránhoz kötött enzim, amelyet fehérje receptorok, például α1 adrenerg receptorok aktiválnak. A PIP2 számos membránfehérje és ioncsatorna, például az M-csatorna működését szabályozza. A PIP2 PLC-katalízisének termékei az inozitol-1,4,5-triszfoszfát (InsP3; IP3) és a diacilglicerin (DAG), amelyek mindketten másodlagos hírvivőként működnek. Ebben a kaszkádban a DAG a sejtmembránon marad, és a protein kináz C (PKC) aktiválásával aktiválja a jelkaszkádot. A PKC viszont más citoszolikus fehérjéket aktivál azok foszforilálásával. A PKC hatását a foszfatázok visszafordíthatják. Az IP3 bejut a citoplazmába és aktiválja az IP3-receptorokat a sima endoplazmatikus retikulumon (ER), ami megnyitja a kalciumcsatornákat a sima ER-en, lehetővé téve a kalciumionok mobilizálását a specifikus Ca2+ csatornákon keresztül a citoszolba. A kalcium más fehérjék aktiválásával vesz részt a kaszkádban.

Foszfolipidek dokkolásaSzerkesztés

Az I. osztályú PI 3-kinázok foszforilálják a PtdIns(4,5)P2-t, foszfatidil-inozitol (3,4,5)-triszfoszfátot (PtdIns(3,4,5)P3) képezve, a PtdIns(4,5)P2 pedig PtdIns4P-ből átalakítható. A PtdIns4P, PtdIns(3,4,5,5)P3 és PtdIns(4,5)P2 nemcsak az enzimek szubsztrátjaiként szolgálnak, hanem dokkoló foszfolipidekként is, amelyek specifikus doménekhez kötődnek, amelyek elősegítik a fehérjék plazmamembránhoz való toborzását és a jelátviteli kaszkádok későbbi aktiválását.

• Példák a PtdIns(3,4,5,5)P3 által aktivált fehérjékre: AKT, PDPK1, Btk1.
• A PtdIns(4,5)P2 közvetlen hatásának egyik mechanizmusa a Na+ csatornák megnyitása, mint a növekedési hormon felszabadításában a növekedési hormont felszabadító hormon által betöltött kisebb funkció.

KáliumcsatornákSzerkesztés

A befelé egyenirányító káliumcsatornákról kimutatták, hogy a csatorna aktivitásához a PIP2 dokkolására van szükség.

G fehérjéhez kapcsolt receptorokSzerkesztés

A PtdIns(4,5)P2 közvetlen kötődéssel stabilizálja az A osztályú G fehérjéhez kapcsolt receptorok (GPCR) aktív állapotát, és növeli a szelektivitásukat bizonyos G fehérjék felé.

G fehérjéhez kapcsolt receptor kinázokSzerkesztés

A PIP2-ről kimutatták, hogy a GRK2 nagy lebenyéhez kötődve a G fehérjéhez kapcsolt receptor kináz 2-t (GRK2) a membránhoz rekrutálja. Ez stabilizálja a GRK2-t, és olyan irányba is orientálja, amely lehetővé teszi a béta-adrenerg receptor, a GPCR egyik típusának hatékonyabb foszforilációját.

SzabályozásSzerkesztés

A PIP2-t számos különböző komponens szabályozza. Az egyik kialakulóban lévő hipotézis szerint a PIP2 koncentrációját lokálisan tartják fenn. A PIP2 szabályozásában részt vevő néhány tényező a következő:

• Lipid kinázok, Lipid foszfatáz
• Lipid transzfer fehérjék
• Növekedési faktorok, Kis GTPázok
• Cellakötődés
• Cellasejt-kölcsönhatás
• Cellatérfogat-változás
• Celladifferenciálódás állapota
• Cellastressz