Cytoskelettets dynamik nära membranenRedigera

PIP2 reglerar organisering, polymerisering och förgrening av filamentärt aktin (F-actin) genom direkt bindning till F-actinreglerande proteiner.

Endocytos och exocytosEdit

De första bevisen som visade att fosfoinositider(PIs) (särskilt PI(4,5)P2) är viktiga under exocytosprocessen fanns 1990. Emberhard et al. fann att applicering av PI-specifikt fosfolipas C i digitoninpermeabiliserade kromaffinceller minskade PI-nivåerna och hämmade kalciumutlöst exocytos. Denna exocytoshämning var preferentiell för ett ATP-beroende skede, vilket tyder på att PI-funktionen var nödvändig för sekretion. Senare studier identifierade associerade proteiner som är nödvändiga under detta skede, t.ex. fosfatidylinositolöverföringsprotein och fosfinositol-4-monofosfatas 5 kinas typ Iγ (PIPKγ), som medierar PI(4,5)P2-restaurering vid permeabel cellinkubation på ett ATP-beroende sätt. I dessa senare studier hämmade PI(4,5)P2-specifika antikroppar starkt exocytos, vilket ger direkta bevis för att PI(4,5)P2 spelar en central roll under LDCV-exocytosprocessen (Large dense core vesicle).

Med hjälp av PI-specifik kinas/fosfatas-identifiering och PI-antikropps-/läkemedels-/blockerupptäckt undersöktes PI:s (särskilt PI(4,5)P2:s) roll i regleringen av sekretion utförligt. Studier där man använde sig av överexpression av PHPLCδ1-domänen (som fungerar som PI(4,5)P2-buffert eller blockerare), PIPKIγ-knockout i kromaffinceller och i det centrala nervsystemet, PIPKIγ-knockdown i betacellinjer och överexpression av synaptojanin 1:s membranbundna inositol-5-fosfatas-domän, tydde alla på att vesikelsekretionen (synaptiska vesiklar och LDCV) var allvarligt försämrad efter PI(4,5)P2-utarmning eller -blockering. Dessutom visade vissa studier en försämrad/reducerad RRP för dessa vesiklar, även om antalet dockade vesiklar inte förändrades efter PI(4,5)P2-depletion, vilket tyder på en defekt i ett pre-fusionsstadium (priming stage). Uppföljningsstudier visade att PI(4,5)P2-interaktioner med CAPS, Munc13 och synaptotagmin1 sannolikt spelar en roll i denna PI(4,5)P2-beroende primingdefekt.

IP3/DAG-bananRedigera

PIP2 fungerar som en intermediär i ], som initieras av ligander som binder till G-proteinkopplade receptorer som aktiverar Gq-alfa-underenheten. PtdIns(4,5)P2 är ett substrat för hydrolys av fosfolipas C (PLC), ett membranbundet enzym som aktiveras genom proteinreceptorer såsom α1-adrenerga receptorer. PIP2 reglerar funktionen hos många membranproteiner och jonkanaler, till exempel M-kanalen. Produkterna från PLC-katalyseringen av PIP2 är inositol 1,4,5-trisfosfat (InsP3; IP3) och diacylglycerol (DAG), vilka båda fungerar som andra budbärare. I denna kaskad stannar DAG kvar på cellmembranet och aktiverar signalkaskaden genom att aktivera proteinkinas C (PKC). PKC aktiverar i sin tur andra cytosoliska proteiner genom att fosforylera dem. PKC:s effekt kan upphävas av fosfataser. IP3 kommer in i cytoplasman och aktiverar IP3-receptorer på det glatta endoplasmatiska retikulumet (ER), vilket öppnar kalciumkanaler på det glatta ER, vilket möjliggör mobilisering av kalciumjoner genom specifika Ca2+-kanaler till cytosolen. Kalcium deltar i kaskaden genom att aktivera andra proteiner.

Dockning av fosfolipiderRedigera

PI 3-kinaser av klass I fosforylerar PtdIns(4,5)P2 och bildar fosfatidylinositol (3,4,5)-trisfosfat (PtdIns(3,4,5)P3) och PtdIns(4,5)P2 kan omvandlas från PtdIns4P. PtdIns4P, PtdIns(3,4,5)P3 och PtdIns(4,5)P2 fungerar inte bara som substrat för enzymer utan också som fosfolipider som binder specifika domäner som främjar rekrytering av proteiner till plasmamembranet och efterföljande aktivering av signalkaskader.

• Exempel på proteiner som aktiveras av PtdIns(3,4,5)P3 är AKT, PDPK1, Btk1.
• En mekanism för direkt effekt av PtdIns(4,5)P2 är öppnandet av Na+-kanaler som en mindre funktion vid frisättning av tillväxthormon genom tillväxthormonfrisättande hormon.

KaliumkanalerRedigera

Inwardly rectifying potassium channels har visat sig kräva dockning av PIP2 för kanalaktivitet.

G-proteinkopplade receptorerRedigera

PtdIns(4,5)P2 har visats stabilisera de aktiva tillstånden hos G-proteinkopplade receptorer (GPCRs) av klass A via direktbindning och öka deras selektivitet mot vissa G-proteiner.

G-proteinkopplade receptorkinaserRedigera

PIP2 har visats rekrytera G-proteinkopplat receptorkinas 2 (GRK2) till membranet genom att binda till den stora loben av GRK2. Detta stabiliserar GRK2 och orienterar det också på ett sätt som möjliggör effektivare fosforylering av den beta adrenergiska receptorn, en typ av GPCR.

RegleringRedigera

PIP2 regleras av många olika komponenter. En framväxande hypotes är att PIP2-koncentrationen upprätthålls lokalt. Några av de faktorer som är involverade i regleringen av PIP2 är:

• Lipidkinaser, lipidfosfatas
• Lipidöverföringsproteiner
• Tillväxtfaktorer, Små GTPaser
• Cellinfästning
• Cell-cellinteraktion
• Förändring av cellvolym
• Celldifferentieringstillstånd
• Cellstress