Activitatea mediată oxidativ a fosfolipazei A2

Relatia dintre activitatea fosfolipazei A2 (PLA2) si structura membranei

Una dintre modalitatile de organizare a fosfolipidelor in membrane este forma de bistrat dublu lipidic. S-a constatat ca, organizate in strat dublu lipidic, fosfolipidele sunt mai stabile la actiunea PLA2.

sPLA2 manifesta preferinta pentru fosfatidiletanolamina si fosfolipide anionice, cum ar fi fosfatidilserina si fosfatidilglicerolul (abundente in membranele bacteriene). Enzima are activitate mica asupra fosfatidilcolinei. Fata externa a membranei plasmatice este bogata in fosfolipide cu colina (sfingomieline si fosfatidilcoline), substraturile pentru sPLA2 fiind localizate pe fata interna a membranelor. sPLA2 are o actiune redusa asupra membranelor celulare intacte. Pentru ca sPLA2 sa actioneze asupra membranei, este necesara o perturbare a asimetriei sau o rea-ranjare a fosfolipidelor membranare.

O caracteristica generala a celulelor eucariote este asimetria fosfolipidica, asigurata de o aminofosfolipid translocaza sau flipaza, care poseda caracteristicile unei ATP-aze membranare. In anumite conditii, se poate pierde asimetria, cum este cazul plachetelor tratate simultan cu trombina si colagen, celulelor endoteliale si plachetelor supuse actiunii perforinelor (complexul de atac membranar al complementului) sau celulelor in apoptoza (1). S-a constatat ca sPLA2 actioneaza preferential asupra microveziculelor emise de celulele, care si-au pierdut asimetria fosfolipidica, ca urmare a fluxului rapid al fosfolipidelor de pe fata interna a membranei catre fata externa, flux compensat ulterior printr-o echilibrare intre cele 2 fete.

Semnalele biochimice, care determina perturbarea membranei, nu sunt in totalitate cunoscute. Fourcade si colab. (2) au sugerat ca pierderea asimetriei, din cauza mecanismului flip-flop al fosfolipidelor, poate fi unul dintre aceste semnale. S-a demonstrat ca acumularea de diacilglicerol sau ceramida perturba impachetarea membranei plasmatice, favorizand actiunea PLA2. De asemenea, cresterea concentratiei acidului arahidonic in celule marcate, prin adaugare de acid arahidonic exogen nemarcat (mimand astfel activarea cPLA2), duce la eliberarea de acid arahidonic marcat, ca urmare a actiunii sPLA2. Aceste rezultate sugereaza ca activarea cPLA2 poate fi un eveniment-cheie, care duce la perturbarea membranei, facand-o susceptibila la atacul sPLA2.

Efectul peroxidarii lipidice asupra structurii membranei

Studii efectuate pe membrane artificiale, precum si pe membrane biologice, au dus la concluzia ca modificarea structurii acestora, ca urmare a oxidarii fosfolipidelor, le face susceptibile la actiunea sPLA2 (3). Peroxidarea lipidelor membranare, produsa de radicalii liberi ai oxigenului, conduce la formarea hidroperoxizilor ca primi produsi. Hidroperoxizii genereaza forme reactive, care influenteaza activitatea unor proteine si modifica proprietatile fizice ale membranelor, prin schimbarea orientarii fosfolipidelor si a dinamicii acestora. Aceasta alterare a structurii membranelor pare sa fie suficienta pentru activarea fosfolipazelor extracelulare. Hidroliza fosfolipidelor se produce rapid, dupa tratamentul celulelor sau membranelor artificiale cu oxidanti.

Degradarea membranelor, ca urmare a oxidarii fosfolipidelor, pare analoga actiunii detergente a sarurilor bi-liare, care maresc activitatea hidrolitica, prin transformarea bistraturilor fosfolipidice in micelii. Formarea de fosfolipide oxidate printre fosfolipidele neoxidate ale unui bistrat lipidic determina agregarea acizilor grasi si aparitia unor domenii cu densitate mare de sarcina negativa la care adera PLA2, urmata de modificarea conformationala si activarea centrului activ al enzimei. Suplimentar, produsii de peroxidare din membrane induc formarea de pori, comportarea ca ionofori sau scaderea activitatii pompelor ionice, avand ca rezultat influxul de calciu extracelular sau eliberarea calciului din depozite care activeaza PLA2.

Recunoasterea imperfectiunilor structurale membranare de catre toate tipurile de PLA2 sugereaza faptul ca enzimele asociate celulei pot juca un rol in minimalizarea formarii domeniilor heterogene prin indepartarea lipidelor degradate. Domeniul oxidat permite legarea ionilor de calciu la interfata, iar lasoul de legare a Ca2+ inconjoara centrul catalitiv al enzimelor Ca2+-dependente. Studii recente considera plauzibil rolul PLA2 de antioxidant indirect, avand in vedere capacitatea acesteia de a mentine lipidele modificate oxidativ la un nivel care nu permite propagarea autocatalitica a reactiilor de oxidare. Aceasta relatie ar putea sa sublinieze un rol important pentru PLA2 in micsorarea peroxidarii lipidice, prin limitarea cantitatii de peroxizi lipidici, care se pot acumula in membrane.