Dinamica del citoscheletro vicino alle membraneModifica

PIP2 regola l’organizzazione, la polimerizzazione e la ramificazione dell’actina filamentosa (F-actina) attraverso il legame diretto alle proteine regolatrici della F-actina.

Endocitosi ed esocitosiModifica

La prima prova che indicava che i fosfoinositidi (PI) (specialmente PI(4,5)P2) sono importanti durante il processo di esocitosi fu nel 1990. Emberhard et al. hanno scoperto che l’applicazione della fosfolipasi C specifica per i PI nelle cellule cromaffini permeabilizzate con digitonina diminuiva i livelli di PI e inibiva l’esocitosi innescata dal calcio. Questa inibizione dell’esocitosi era preferenziale per una fase ATP-dipendente, indicando che la funzione PI era richiesta per la secrezione. Studi successivi hanno identificato proteine associate necessarie durante questa fase, come la proteina di trasferimento del fosfatidilinositolo, e la fosfoinositolo-4-monophosphatase 5 chinasi di tipo Iγ (PIPKγ), che media il ripristino di PI(4,5)P2 nell’incubazione delle cellule permeabili in modo ATP-dipendente. In questi studi successivi, gli anticorpi specifici di PI(4,5)P2 hanno fortemente inibito l’esocitosi, fornendo così la prova diretta che PI(4,5)P2 gioca un ruolo fondamentale durante il processo di esocitosi LDCV (Large dense core vesicle).

Attraverso l’uso di identificazione della chinasi/fosfatasi PI-specifica e la scoperta di anticorpi/farmaci/bloccanti PI, il ruolo di PI (specialmente PI(4,5)P2) nella regolazione della secrezione è stato ampiamente studiato. Gli studi che utilizzano la sovraespressione del dominio PHPLCδ1 (che agisce come tampone o bloccante di PI(4,5)P2), il knockout di PIPKIγ nelle cellule cromaffini e nel sistema nervoso centrale, il knockdown di PIPKIγ nelle linee cellulari beta e la sovraespressione del dominio dell’inositolo 5-fosfatasi legato alla membrana della sinaptojanina 1, hanno tutti suggerito che la secrezione delle vescicole (vescicole sinaptiche e LDCV) sia gravemente compromessa dopo la deplezione o il blocco di PI(4,5)P2. Inoltre, alcuni studi hanno mostrato un RRP compromesso/ridotto di queste vescicole, anche se il numero di vescicole agganciate non erano alterate dopo la deplezione di PI(4,5)P2, indicando un difetto in una fase di pre-fusione (priming). Studi successivi hanno indicato che le interazioni di PI(4,5)P2 con CAPS, Munc13 e synaptotagmin1 hanno probabilmente un ruolo in questo difetto di adescamento dipendente da PI(4,5)P2.

IP3/DAG pathwayEdit

PIP2 funziona come un intermedio nel ], che è iniziato da ligandi che si legano a recettori accoppiati a proteine G attivando la subunità Gq alpha. PtdIns(4,5)P2 è un substrato per l’idrolisi da parte della fosfolipasi C (PLC), un enzima legato alla membrana attivato attraverso recettori proteici come i recettori α1 adrenergici. PIP2 regola la funzione di molte proteine di membrana e canali ionici, come il canale M. I prodotti della catalizzazione PLC di PIP2 sono inositolo 1,4,5-trisfosfato (InsP3; IP3) e diacilglicerolo (DAG), che funzionano entrambi come secondi messaggeri. In questa cascata, il DAG rimane sulla membrana cellulare e attiva la cascata dei segnali attivando la proteina chinasi C (PKC). La PKC a sua volta attiva altre proteine citosoliche fosforilandole. L’effetto della PKC potrebbe essere invertito dalle fosfatasi. L’IP3 entra nel citoplasma e attiva i recettori IP3 sul reticolo endoplasmatico liscio (ER), che apre i canali del calcio sull’ER liscio, permettendo la mobilitazione di ioni calcio attraverso canali specifici di Ca2+ nel citosol. Il calcio partecipa alla cascata attivando altre proteine.

Docking fosfolipidiModifica

La classe I delle PI 3-chinasi fosforila il PtdIns(4,5)P2 formando fosfatidilinositolo (3,4,5)-trisfosfato (PtdIns(3,4,5)P3) e il PtdIns(4,5)P2 può essere convertito da PtdIns4P. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5)P3 e PtdIns(4,5)P2 non solo agiscono come substrati per gli enzimi ma servono anche come fosfolipidi di aggancio che legano domini specifici che promuovono il reclutamento di proteine alla membrana plasmatica e la successiva attivazione di cascate di segnalazione.

• Esempi di proteine attivate da PtdIns(3,4,5)P3 sono AKT, PDPK1, Btk1.
• Un meccanismo per l’effetto diretto di PtdIns(4,5)P2 è l’apertura dei canali Na+ come funzione secondaria nel rilascio dell’ormone della crescita da parte dell’ormone di rilascio.

Canali del potassioModifica

È stato dimostrato che i canali del potassio rettificanti verso l’interno richiedono il docking di PIP2 per l’attività del canale.

Ricettori accoppiati alle proteine GModifica

PtdIns(4,5)P2 ha dimostrato di stabilizzare gli stati attivi dei recettori accoppiati alle proteine G di classe A (GPCRs) tramite legame diretto, e migliorare la loro selettività verso alcune proteine G.

Kinasi del recettore accoppiato alla proteina GEdit

PIP2 ha dimostrato di reclutare la chinasi del recettore accoppiato alla proteina G 2 (GRK2) alla membrana legandosi al grande lobo di GRK2. Questo stabilizza GRK2 e lo orienta anche in un modo che permette una fosforilazione più efficiente del recettore beta adrenergico, un tipo di GPCR.

RegolamentoModifica

PIP2 è regolato da molti componenti diversi. Un’ipotesi emergente è che la concentrazione di PIP2 sia mantenuta localmente. Alcuni dei fattori coinvolti nella regolazione della PIP2 sono:

• Chinasi lipidiche, Fosfatasi lipidiche
• Proteine di trasferimento lipidico
• Fattori di crescita, Piccole GTPasi
• Attacco delle cellule
• Interazione cellula-cellula
• Cambiamento del volume cellulare
• Stato di differenziazione cellulare
• Stress cellulare