Phospholipase A2

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Phospholipase A2 ist eines der am intensivsten untersuchten Membranproteine, das Phospholipide an der sn-2-Position zu Fettsäure- und Lysophospholipidprodukten hydrolysiert. Dies sind kleine Proteine und die 3D-Strukturen sind für mehrere Spezies hochauflösend bekannt. Phospholipase A2-Proteine sind von hoher pharmazeutischer Bedeutung, da sie für die Freisetzung von Arachidonsäure aus Membranen verantwortlich sind und die anschließende Umwandlung dieser Fettsäure in Leukotriene und Prostaglandine Teil der Entzündungsreaktion ist.

Das Enzym zeigt auch sehr interessante Wechselwirkungen mit der Membran, an die es bindet. Es wird in irgendeiner Weise aktiviert, wenn es mit aggregierten Formen des Substrats interagiert, wie in Mizellen oder in Doppelschichten. Es wird vermutet, dass elektrostatische und hydrophobe Wechselwirkungen an der Bindung des Enzyms an die Membran beteiligt sind. Über die komplexe Struktur des Enzym-Membran-Komplexes und warum das Enzym viel effizienter reagiert, wenn es seine Substrate in aggregierter Form bindet, ist nur sehr wenig bekannt.

Unser besonderes Interesse gilt der Untersuchung der Wechselwirkung der Phospholipase A2 mit der Zellmembran durch molekulare Modellierung und Molekulardynamik. Die Fragen von Interesse sind: der Mechanismus der Oberflächenaktivierung; die Wechselwirkung von PLA2 mit negativ geladenen Lipiden; und die konformatorischen und energetischen Eigenschaften der Lipide in der Protein-Membran-Grenzfläche. Unsere Simulationen haben gezeigt, dass eine Desolvation von 2-3 Lipidmolekülen auftritt, wenn PLA eng mit der Membran assoziiert ist, und die Bindung des Substrats erleichtern könnte, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird. Wir haben auch die potentielle Oberfläche des Proteins auf der Membranoberfläche berechnet.

Wir wenden die Methode der gesteuerten Molekulardynamik an, um die Wirkung des humanen Synovialproteins Phospholipase A2 (PLA2) an der Lipid-Wasser-Grenzfläche zu untersuchen. PLA2 bindet an eine Membranoberfläche in einem Scooting-Modus und katalysiert die Hydrolysereaktion der sn-2-Esterbindung von Phospholipiden, die anschließend zur Zerstörung der Membranoberfläche führt. Es wird angenommen, dass die eigentliche Katalyse durch das Absaugen eines Phospholipids von der Membranoberfläche in den h ydrophoben Kanal von PLA2 eingeleitet wird, wo die Reaktion stattfindet. Der Mechanismus dieser Absaugung ist wenig verstanden und es wird angenommen, dass er durch Destabilisierung n der polaren Phospholipid-Kopfgruppe durch die hydrophobe Umgebung des Bindungskanals von PLA2 verursacht wird. Wir untersuchen den Prozess der Extrusion des Phospholipids für zwei Modi der Kopplung von PLA2 an die Membranoberfläche, d. h. eng und l oos gebunden. Unsere Hypothese ist, dass PLA2 vor der Extrusion des Phospholipids den fest gebundenen Komplex bilden muss, während der lose gebundene Komplex nicht zur Katalyse führen sollte.

Ermittler

• Sergei Izrailev
• Feng Zhou
• Klaus Schulten

Veröffentlichungen

-//W3C//DTD XHTML 1.00//DE“ „http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd“>Publications Datenbank Molekulardynamische Untersuchung der Aktivierung von Phospholipase A2 auf einer Membranoberfläche.Feng Zhou und Klaus Schulten. PROTEINE: Struktur, Funktion und Genetik, 25: 12-27, 1996.