Sekretorne fosfolipaze A2 in njihova (pato)fiziološka vloga
Sekretorne fosfolipaze A2
in njihova (pato)fizioloĝka vloga
Secretory phospholipase A2 enzymes and their (patho)physiological role
Borut Jerman, Joĉe Pungerœar
Povzetek: Fosfolipaze A2 so encimi, ki katalizirajo cepitev estrske vezi na mestu sn-2 v glicerofosfolipidih, pri œemer se sprostijo proste maĝœobne kisline in lizofosfolipidi. Pri sesalcih je bilo doslej prepoznanih 29 fosfolipaz A2, ki delujejo znotraj- in/ali zunajceliœno. Veœino slednjih predstavljajo sekretorne fosfolipaze A2, ki so kot encimi ali pa ligandi za razliœne receptorje vpletene v ĝtevilne fizioloĝke in patoloĝke procese. To je spodbudilo farmacevtska podjetja k intenzivnemu razvoju specifiœnih inhibitorjev za lajĝanje, prepreœevanje in zdravljenje obolenj, povezanih s sekretornimi fosfolipazami A2, pri ĉivalih in œloveku.
Kljuœne besede: encim, fosfolipaza A2, sekretorna fosfolipaza A2, patoloĝki procesi, inhibitorji sPLA2
Abstract: Phospholipases A2 are enzymes that catalyze the hydrolysis of the sn-2 ester bond of phospholipids to form free fatty acids and lysophospholipids. In mammals, 29 enzymes with phospholipase A2 activity, which act intra- and/or extracellularly, have been identified. Most of the latter are secretory phospholipases A2. By their enzymatic activity or by binding to receptors, as ligands, sPLA2s play an important role in a variety of physiological and pathological processes. This has attracted the interest of pharmaceutical companies in developing sPLA2 inhibitors which could be helpful in sPLA2 related diseases in animals and humans.
Keywords: enzyme, phospholipase A2, secretory phospholipase A2, pathological processes, sPLA2 inhibitors
1 Uvod
Fosfolipaze A2 (PLA2) so proteini, ki katalizirajo hidrolizo estrske vezi na mestu dva (sn-2) v molekuli glicerofosfolipida, pri œemer se sprostita prosta maĝœobna kislina in lizofosfolipid. Pri sesalcih je bilo doslej odkritih 29 encimov PLA2, ki so razdeljeni v pet razliœnih skupin (1). 1) V skupino sekretornih fosfolipaz A2 (sPLA2) uvrĝœamo vsaj 11 encimov, ki so veœinoma majhne molekulske mase in potrebujejo Ca2+-ion kot kofaktor (preglednica 1). Vkljuœeni so v razliœne (pato)fizioloĝke procese, kot so npr. metabolizem fosfolipidov, produkcija eikozanoidov, vnetje in primarni obrambni odziv gostitelja. 2) Skupina citosolnih fosfolipaz A2 (cPLA2) obsega 6 encimov, med katerimi je najbolje raziskana vloga encima cPLA2 , ki je kljuœen pri sproĝœanju arahidonske kisline (AA). Aktivacija cPLA2 je tesno povezana s prisotnostjo Ca2+-ionov in fosforilacijo. 3) V skupini od Ca2+-neodvisnih fosfolipaz A2 (iPLA2), ki so hkrati tudi transacilaze, je poznanih 7 encimov, ki imajo pomembno vlogo pri preurejanju membranskih fosfolipidov. 4) V skupini PAF-acetilhidrolaz (PAF-AH) so poznani 4 encimi, katerih edinstveni lastnosti sta substratna specifiœnost za trombocitni aktivator (PAF; "platelet-activating factor") in oksidirane fosfolipide, ki imajo oksidirane maĝœobne kisline dolĉine do 9 ogljikovih atomov. PAF-AH za razliko od ostalih PLA2 ne delujejo uœinkovito na povrĝini lipidnih membran, temveœ bolje hidrolizirajo monomerne substrate v raztopini. Cepitev PAF in oksidiranih fosfolipidov s PAF-AH
lahko vodi do zakljuœka vnetja ali ateroskleroze. 5) V skupino lizosomskih fosfolipaz A2 je zaenkrat uvrĝœena le ena fosfolipaza, ki ima od Ca2+-neodvisno fosfolipazno aktivnost in transacilazno aktivnost, podobno kot iPLA2. Ĝtevilo znanih fosfolipaz A2 morda ĝe ni dokonœno. V prispevku bodo predstavljena le najpomembnejĝa osnovna spoznanja o sPLA2, njihovi vlogi v fizioloĝkih in patoloĝkih procesih ter moĉnostih uporabe inhibitorjev sPLA2 za prepreœevanje (pato)fizioloĝkih procesov, ki jih izzovejo sPLA2.
2 Struktura in encimsko delovanje sPLA2
Na osnovi strukturnih znaœilnosti razdelimo sPLA2 v tri veœje skupine: I/II/V/X, III in XII (slika 1).
sPLA2 skupine I/II/V/X so strukturno zelo sorodni encimi, velikosti 14-16 kDa, z visoko ohranjeno Ca2+-vezavno zanko in katalitiœno regijo. majo 6 evolucijsko ohranjenih disulfidnih vezi in po dve disulfidni vezi na mestih, znaœilnih za posamezno (pod)skupino encimov. Omenjene disulfidne vezi pomembno prispevajo k relativno visoki stabilnosti teh encimov. Za encimsko katalizo je nujno potreben Ca2+ (kofaktor) v mikromolarni koncentraciji, uœinkovita hidroliza substrata pa poteka v obmoœju pH 7-9. Ca2+-ion je preko omenjene kalcijeve vezavne zanke
Borut Jerman, univ. dipl. mikrobiol., Odsek za molekularne in biomedicinske znanosti, Institut Joĉef Stefan, Jamova cesta 39, 1000 Ljubljana prof. dr. Joĉe Pungerœar, univ. dipl. biol., Odsek za molekularne in biomedicinske znanosti, Institut Joĉef Stefan, Jamova cesta 39, 1000 Ljubljana
farm vestn 2008; 59 9
Pregledni znanstveni œlanki - Scientific Review Articles
Preglednica 1: Znaœilnosti œloveĝkih sPLA2. aPodobne sPLA2 (skupina IA) so zasledili v strupih kaœ iz druĉine stupenih goĉev (Elapidae) bPodobne (skupini IIA in IIB) so v strupih kaœ iz druĉine gadov (Viperidae). cV œloveĝkem genomu je prisoten le psevdogen zato so v oklepajih prikazane vrednosti za homologno miĝjo sPLA2-IIC. dsPLA2, podobno osrednji domeni skupine III, so najprej odkrili v œebeljem strupu. eHistidinski ostanek v encimskem aktivnem mestu zamenjan z levcinskim, zato je ta sPLA2 domnevno katalitiœno neaktivna. N.d., nedoloœeno.
Table 1:            Characteristics of human sPLA2s. aSimilar sPLA2s (group IA) occur in snake venoms of the family Elapidae. bSimilar sPLA2s (groups
IA and IIB) occur in snake venoms of the family Viperidae. cSince only a pseudogene is present in the human genome, the values for a homologous mouse sPLA2-IIC are shown. dA similar sPLA2 has been previously identified in bee venom. eThe active site histidine residue is substituted with a leucine residue, hence, this sPLA2 is presumably catalytically inactive. N.d., not determined.
Skupina	Ĝtevilo	Velikost	Potreba po	Katalitiœno	Kromosomska	Mesto odkritja oz. nahajanja;
sPLA2	aminokislin	(kDa)	Ca2+	mesto	lokacija	opomba
IBa	126	14	mM	His/Asp	12q23-24.1	trebuĝna slinavka
IIAb	131	14	mM	His/Asp	1p35	sinovialna tekoœina, œrevesje, srce, placenta
IICc	(130)	(15)	(mM)	(His/Asp)	1p36.12	protein se ne izraĉa; prisoten npr. pri miĝki v testisih (v mejoznih celicah)
IID	125	14	mM	His/Asp	1p36.12	vranica, priĉeljc, trebuĝna slinavka
IIE	123	14	mM	His/Asp	1p36.13	moĉgani, srce, pljuœa, placenta
IIF	148	16	mM	His/Asp	1p35	placenta, testisi, priĉeljc
V	118	14	mM	His/Asp	1p36-34	srce, placenta, makrofagi
X	123	14	mM	His/Asp	16p13.1–12	trebuĝna slinavka, œrevesje, levkociti, pljuœa
IIId	490	55	mM	His/Asp	22q11.2-13.2	ledvice, trebuĝna slinavka, jetra, pljuœa
XIIA	167	19	mM	His/Glu (?)	4q25	srce, skeletne miĝice, ledvice, trebuĝna slinavka
XIIB	176	20	N.d.	Leu/Aspe	10q22.1	jetra, ledvice, srce; encimsko neaktivna
Slika 1:    Shematski prikaz strukture œloveĝkih sPLA2. Na sliki so prikazane nekatere osnovne znaœilnosti strukture razliœnih skupin sPLA2. Oznaœene so le disulfidne vezi, znaœilne za posamezno skupino. sPLA2-IB ima edinstveno, t. i. pankreasno zanko dolĉine 5 aminokislinskih ostankov. Nekatere druge sPLA2 imajo kratek C-terminalni podaljĝek. Slika je delno povzeta po ref. 13. Ĝtevilo disulfidnih vezi v sPLA2-domeni; H, His; C, Cys.
Figure 1: Schematic representation of the structures of human sPLA2s. Certain basic characteristics of different groups of sPLA2s are shown. In the figure, only disulphide bonds typical for a particular group are presented. Members of group sPLA2-IB have a unique pancreatic loop' of 5 residues. Some other sPLA2s possess a short C-terminal extension. The figure is partly adapted from Ref. 13. * Number of disulphide bonds in the sPLA2-domain; H, His; C, Cys.
10 farm vestn 2008; 59
Sekretorne fosfolipaze A2 in njihova (pato)fiziološka vloga
Slika 2:    Prikaz moĉnih naœinov delovanja sPLA2 na celiœnem nivoju. A) sPLA2 se po sintezi izloœijo iz celic (1). Po sekreciji lahko pride do vezave na topni ali membranski receptor tipa M (2), ali na heparan sulfatne proteoglikane (3) ali na plazemsko membrano (4). Do vnosa sPLA2 v celico (5) pride na vsaj dva naœina: preko vezave na membranski receptor tipa M (2) ali preko vezave na heparan sulfatne proteoglikane (3). Po vnosu lahko sPLA2 delujejo na znotrajceliœnih membranah (6) ali pa se razgradijo (7). Do sproĝœanja AA tako lahko pride med samo sekrecijo (8) ali po vezavi na zunanjo (4) ali na notranje membrane (6); mesto, kjer pride do sproĝœanja AA, pa je odvisno od lastnosti posamezne sPLA2. Izraĉanje doloœene skupine sPLA2 je vrstno, genotipsko in tkivno-specifiœno ter odvisno od (pato)fizioloĝkega stanja organizma. AA, arahidonska kislina; mt, mitohondrij. B) Predpostavljeni mehanizem katalitiœne reakcije sPLA2 na povrĝini membrane. Vezava sPLA2-encima (E) na membrano agregiranih fosfolipidov (E -> E*) je odvisna od afinitete vezave (Kd) na membrano in je loœena od afinitete vezave (Ks) fosfolipidne molekule v aktivnem mestu encima (E* + S* <-> E*S). S, fosfolipidni substrat; P, produkt; kcat, pretvorbeno ĝtevilo.
Figure 2: Possible cellular actions of sPLA2s. A) sPLA2s are synthesized and secreted from the cell (1). Following secretion, sPLA2s can bind either to the soluble or membrane-bound M-type sPLA2 receptor (2), or to heparan sulphate proteoglycans (3) or to the plasma membrane (4). They are internalized into the cell (5) through at least two possible pathways: by binding to the membrane-bound M-type sPLA2 receptor (2) or to heparan sulphate proteoglycans (3). When imported, sPLA2s act on the inner cellular membranes (6) or are degraded (7). AA can be released during secretion of sPLA2s (8), or after binding to the outer (4) or inner (6) cellular membranes. The cellular location of AA release is in a large part dependent on the enzymatic properties of a particular sPLA2. The expression of each sPLA2 group member is species-, genotype- and tissue-specific, and depends on the (patho)physiological state of an organism. AA, arachidonic acid; mt, mitochondrion. B) Presumed mechanism of the catalytic reaction of an sPLA2 enzyme at the membrane surface. Binding of the sPLA2 enzyme (E) to the membrane of associated phospholipids (E -> E*) is dependent on the membrane binding affinity (Kd), and is different from the binding affinity of the phospholipid molecule (Ks) for the enzyme active site (E* + S* <-> E*S). S, phospholipid substrate; P, product; kcat, the turnover number.
farm vestn 2008; 59 11
Pregledni znanstveni œlanki - Scientific Review Articles
in Asp49 koordinativno vezan v bliĉini aktivnega mesta encima ter kot kofaktor sodeluje tako pri vezavi kot pri katalizi substrata (2). Aminokislinska ostanka His48 in Asp99 tvorita t. i. katalitiœno diado oz. skupaj z molekulo vode "funkcionalno triado". Kristalni strukturi sPLA2-IB in -IIA sta odkrili, da aktivno mesto sPLA2-encimov leĉi na dnu hidrofobnega kanala na N-koncu molekule (3, 4). Hidrofobni kanal veĉe posamezno molekulo fosfolipida, tj. substrata, neposredno po vezavi encima na fosfolipidno membrano (slika 2B). sPLA2 delujejo na stiœni povrĝini med lipidno plastjo in vodnim medijem. Zanje je znaœilno, da imajo veœjo afiniteto do agregiranih fosfolipidnih substratov, kot so miceli, vezikli in celiœne membrane, ki jih hidrolizirajo veliko hitreje kot monomerne fosfolipide. Veœina sesalskih sPLA2 se bolje veĉe na negativno nabite (anionske) lipidne povrĝine, sestavljene iz npr. fosfatidilglicerola ali fosfatidilserina, kot na elektriœno nevtralne, npr. fosfatidilholinske povrĝine, medtem ko imata sPLA2 iz skupin V in X relativno visoko afiniteto tudi do elektriœno nevtralnih fosfolipidnih povrĝin (5, 6). Le sPLA2-IB in -X se izloœata iz celice v encimsko manj aktivni obliki kot proencima. N-terminalni propeptid, dolĉine 7 oz. 11 aminokislin, se odstrani s proteolitiœno cepitvijo, pri œemer se tvori polno aktivni zreli encim (7, 8). sPLA2-X je za razliko od ostalih N-glikoziliran, kar pa ni pogoj za encimsko aktivnost (8).
sPLAj-lll in sPLA2-XII sta sorodni sPLA2-encimom iz skupine I/II/V/X predvsem v strukturi kalcijeve vezavne zanke in katalitiœne regije, drugaœe pa se od njih jasno razlikujeta. sPLA2-III je najveœji protein (55 kDa) znotraj druĉine sPLA2, sestavljen iz treh domen, ki kaĉe veœjo podobnost s sPLA2, izolirano iz œebeljega strupa, kot pa s sPLA2 iz skupine I/II/V/X (9). sPLA2-XIIA je encim velikosti 19 kDa, ki ima -podobno kot predstavniki skupine I/II/V/X - His v aktivnem mestu medtem ko je na mestu, kjer je obiœajno Asp99, prisoten ostanek Glu kar po naĝe nakazuje na moĉno katalitiœno diado His/Glu. Primerjava ohranjenega segmenta kalcijeve vezavne zanke pri sPLA2-XIIA z drugimi sPLA2 je pokazala, da je drugi, obiœajno ohranjeni, ostanek Gly v kalcijevi zanki zamenjan s Pro. Od ostalih sPLA2 se sPLA2-XIIA dodatno razlikuje po tem, da so nekateri cisteinski ostanki, ki tvorijo disulfidne vezi, na drugih mestih (10, 11). V letu 2003 odkrit soroden protein, sPLA2-XIIB, pa ima zamenjan His v aktivnem mestu z Leu, kar je verjetno glavni razlog za njegovo encimsko neaktivnost (12).
3 Fiziološka vloga sPLA2
Z in vitro in in vivo raziskavami so pokazali na vkljuœenost sPLA2 v mnoge fizioloĝke in patoloĝke procese. sPLA2 preko encimske aktivnosti sodelujejo pri sproĝœanju AA v celicah (slika 2A). Sproĝœena AA je substrat za konstitutivno izraĉeno ciklooksigenazo 1 (COX-1) v takojĝnem odzivu ali za inducibilno izraĉeno ciklooksigenazo 2 (COX-2) v zakasnelem odzivu organizma ali za lipoksigenazo, kar vodi v sintezo eikozanoidov pri vnetnih procesih. Drugi produkt encimske reakcije sPLA2, lizofosfolipidi, kot npr. lizofosfatidna kislina, lizofos -fatidilholin in njihovi metaboliti (npr. PAF), ki so moœni bioaktivn mediatorji, delujejo preko ustreznih z G-proteini sklopljenih receptorjev. Predpostavljajo, da sPLA2, ki sproĝœajo AA, prav tako regulirajo nastajanje mediatorjev, ki nastanejo iz lizofosfolipidov (8, 13). Tako lahko aktivirajo, preko produktov hidrolize, razliœne tarœne proteine, kot so: MAP-kinaza, PI3K, Akt, cPLA2, COX-2 in sfingomielinaza (14-19). Na celiœni ravni sodelujejo sPLA2 skupin IB, IIA, V in X pri proliferaciji,
kontrakciji, migraciji, apoptozi celic ter pri sproĝœanju peptidov, hormonov in citokinov (20-25). Delujejo protimikrobno na bakterije, kot tudi zaviralno na parazite in viruse, zato predvidevajo, da sPLA2 sodelujejo pri prirojenem imunskem odzivu gostitelja (13, 26, 27) Sodelujejo tudi pri metabolizmu lipidov, zauĉitih s hrano (28)
Kasneje so ugotovili, da nekateri bioloĝki uœinki sPLA2 niso posledica njihove katalitiœne aktivnosti, temveœ posledica vezave sPLA2 na specifiœne vezavne proteine v celicah (slika 2A). Tako npr. katalitiœno neaktivne mutante sPLA2 pri doloœenih procesih delujejo prav tako uœinkovito kot divji tip fosfolipaze, ki je encimsko aktiven (26). Pri sesalcih se sPLA2 veĉejo na sPLA2-receptorje tipov M in N ter na glipikan, dekorin in verzikan (27, 29-31). Preko vezave na receptor se sPLA2 lahko vnesejo v celico, kjer encimsko delujejo in interagirajo z znotrajceliœnimi tarœami ali pride tam do njihove razgradnje (v izosomih). Zato predvidevajo, da sPLA2 ne delujejo le kot encimi temveœ tudi kot ligandi. Znani proteini, ki lahko interagirajo s sPLA2, so poleg prej omenjenih ĝe: kalmodulin in 14-3-3-proteini, pentraksinu podobni protein in pentraksin vezavni proteini, krokalbin, pljuœni povrĝinski proteini, receptor 2 za vaskularni endotelijski rastni dejavnik in dejavnik strjevanja krvi Xa (pregledno v 26 in 32). Med sPLA2-vezavnimi proteini je najbolje prouœena interakcija fosfolipaz s sPLA2-receptorjem tipa M, ki pri doloœenih (pod)skupinah sPLA2 tudi inhibira njihovo fosfolipazno aktivnost (26). Receptor tipa M je strukturno podoben manoznemu receptorju makrofagov, ki ga uvrĝœajo v naddruĉino lektinskih receptorjev tipa C (33). Pri œloveku sta prisotni topna in membranska oblika receptorja, ki nastaneta kot posledica alternativnega izrezovanja intronov na ravni mRNA. O pomenu interakcij sPLA2 z vezavnimi proteini je relativno malo znanega in so zato le-te predmet intenzivnih raziskav.
Kljub vsemu povedanemu pa vloga posameznih sPLA2 ĝe ni v celoti pojasnjena. Modeli miĝi s posamiœno okvarjenimi (izbitimi) geni za sPLA2 iz skupine I/II/V/X so izzvali dvome o nekaterih prej predpostavljenih vlogah posameznih sPLA2 v (pato)fizioloĝkih procesih. Kaĉe, da prihaja do redundance (preseĉnosti), pri œemer lahko doloœena sPLA2 nadomesti vlogo druge, kar prikrije fenotip povezan z odsotnostjo te druge sPLA2. Nekateri miĝji sevi imajo naravno okvaro gena za sPLA2-IIA, vendar ni opaziti nenormalnosti kar kaĉe na moĉnost nadomestitve funkcij sPLA2-IIA z neko drugo skupino sPLA2-encima (kompenzacija) (34).
4 Patofiziološka vloga sPLA2
Sesalske sPLA2 igrajo pomembno vlogo pri razliœnih patoloĝkih spremembah, od katerih so najbolje raziskani vnetni procesi in ateroskleroza, omeniti pa velja tudi vlogo sPLA2 pri razliœnih nevrodegenerativnih in rakavih obolenjih.
4.1 Vnetje
Med sPLA2 je, kar se vnetja tiœe, najbolje prouœena vloga sPLA2-IIA. Ta encim so zasledili v poveœanih koliœinah v tekoœini na mestu vnetja (35). Njeno izraĉanje sproĉijo razliœni signali, povezani z akutnim in kroniœnim vnetjem (36-38), kar kaĉe na to, da je sPLA2-IIA eden od glavnih dejavnikov pri sproĝœanju lipidnih mediatorjev med vnetjem (39). Tako so poviĝane koncentracije sPLA2-IIA izmerili v serumu in tkivih pri razliœnih vnetnih obolenjih, kot so: revmatoidni artritis, septiœni
12 farm vestn 2008; 59
Sekretorne fosfolipaze A2 in njihova (pato)fiziološka vloga
ĝok, luskavica, Crohnova bolezen, ulcerativni kolitis, sindrom dihalne stiske in astma (13, 40).
4.2  Ateroskleroza
Vkljuœenost sPLA2-IIA v proces ateroskleroze so pokazali pri ĝtudijah z uporabo transgenih miĝi s poveœanim izraĉanjem gena za sPLA2-IIA (41, 42). Takĝne transgene miĝi so imele poveœane aterosklerozne poĝkodbe, okoli katerih je bila nakopiœena sPLA2-IIA (42). Pri œloveku so na ateroskleroznih plakih zasledili povezavo med sPLA2-IIA in dekorinom, majhnim glikoproteinom, ki ima kovalentno vezan hondroitin sulfat ali dermatan sulfat glikozaminoglikan. Ugotovili so, da se sPLA2-IIA veĉe na dekorin. Pri vezavi na dekorin se njena encimska aktivnost poveœa za 2 do 3-krat. Predpostavljajo, da tako poveœana aktivnost sPLA2-IIA vpliva na spremembe plazemskih lipoproteinov in na nastanek lipidnih mediatorjev na mestu tvorbe ateroskleroznih plakov (30). Novejĝe ĝtudije so pokazale, da pri razvoju ateroskleroze sodeluje tudi sPLA2-V, in sicer na drugaœen naœin, tako da bo potrebno njeno vlogo pri razvoju ateroskleroze ĝe natanœneje prouœiti (43, 44).
4.3  Nevrodegenerativna obolenja
Vse veœ ĝtudij kaĉe tudi na vlogo razliœnih skupin sPLA2 pri nevrodegenerativnih obolenjih, kot so: Alzheimerjeva bolezen Parkinsonova bolezen, multipla skleroza, epilepsija, shizofrenija in depresivne motnje (45). Fosfolipaze A2 iz skoraj vseh skupin so prisotne v centralnem ĉivœnem sistemu (46). Predpostavljajo, da se ob indukciji sinteze sPLA2 s citokini in kemokini poveœa sproĝœanje AA in s tem nastanek vnetnih mediatorjev, kar privede do vnetja v centralnem ĉivœnem sistemu. Pri omenjenih nevrodegenerativnih obolenjih je znaœilno poviĝana raven citokinov in eikozanoidov (45).
4.4  Rakava obolenja
Novejĝe raziskave kaĉejo na vpletenost sPLA2, AA in njenih metabolitov v razvoj kolorektalnega raka (47) in raka prostate (48). Pri tem se pojavi neravnovesje v izraĉanju sPLA2 in neravnovesje v metabolizmu AA, kar pomembno vpliva na razliœne fizioloĝke procese v celici. Ĝtevilne raziskave kaĉejo, da je poveœano tudi izraĉanje COX-2 in s tem je poveœana sinteza mitogenih prostaglandinov, kar pa je kljuœna znaœilnost razliœnih oblik rakavih obolenj, med drugimi kolorektalnega raka, raka prostate in raka dojke (49). Pomen sPLA2, predhodnikov COX-2 v kaskadi pretvorbe AA, pri razvoju in napredovanju rakavih obolenj je priznan, a zaenkrat slabo raziskan patoloĝki proces (50). Predpostavljajo, da bi sPLA2 lahko bile primerne tarœe za prepreœevanje doloœenih rakavih obolenj (51).
5 Inhibitorji sPLA2
Spoznanja o vlogi sPLA2 pri vnetnih obolenjih in drugih patoloĝkih procesih so spodbudila farmacevtska podjetja k razvoju inhibitorjev sPLA2. V sploĝnem so najuœinkovitejĝi inhibitorji na osnovi indolovih derivatov, kot so npr. indoksam, metilindoksam in LY311727 (52-54). Nekateri od teh so se izkazali za uspeĝne pri ĝtudijah na ĉivalskih modelih vnetja, kar kaĉe na to, da so sPLA2 morda ena od primernih tarœ za prepreœevanje vnetja, vendar pa podobnih uspehov pri ĝtudijah na ljudeh ĝe ni (55, 56). Z odkritjem vse veœ novih skupin sPLA2 se je
pokazalo, da ĝtevilni inhibitorji sPLA2, vkljuœno z metilindoksamom, niso selektivni le za doloœeno (pod)skupino sPLA2 (52-54, 57). Ĝe veœ, nedavno so pokazali, da nekateri inhibitorji ne inhibirajo le encimske aktivnosti sPLA2, temveœ tudi prepreœujejo vezavo s sPLA2-receptorjem tipa M (57). Ta novejĝa spoznanja zahtevajo, da se ponovno opravijo doloœene predkliniœne raziskave inhibitorjev, ki bi bili lahko ustrezni za prepreœevanje in zdravljenje obolenj, izzvanih s sPLA2. Ostaja tudi odprto vpraĝanje, ali inhibitorji prav tako prepreœijo interakcijo sPLA2 z nekaterimi drugimi vezavnimi proteini sPLA2. Naravni proteinski inhibitorji endogenih sPLA2 pri œloveku ĝe niso poznani, so pa znani nekateri naravni inhibitorji kaœjih nevrotoksiœnih sPLA2 (58). Poleg iskanja specifiœnih naravnih inhibitorjev tudi intenzivno prouœujejo delovanje peptidnih inhibitorjev in peptidomimetikov, pridobljenih na osnovi proteinske strukture in molekulskega modeliranja, ki specifiœno inhibirajo aktivnost sPLA2 (59).
6  Zakljuœek
Vloga posameznih skupin sPLA2 v razliœnih patofizioloĝkih procesih je predmet intenzivnih raziskav. Ĝtevilœnost sPLA2, njihova relativno nizka substratna specifiœnost in vkljuœenost v razliœne celiœne procese kaĉejo na veliko kompleksnost delovanja teh encimov, ki ga v celoti ĝe ne razumemo. Spoznanje, da sPLA2 delujejo kot encimi in kot ligandi, pa nedvomno odpira nov pogled na njihovo delovanje.
7  Zahvala
Zahvaljujeva se izr. prof. dr. Igorju Kriĉaju za kritiœni pregled prispevka in dr. Rogerju H. Painu za pregled angleĝkega dela œlanka.
8  Literatura
1.    Schaloske RH, Dennis EA. The phospholipase A2 superfamily and its group numbering system. Biochim Biophys Acta 2006; 1761: 1246-1259.
2.    Verheij HM, Volwerk JJ, Jansen EHJM, Puyk WC, Dijkstra BW, Drenth J, de Haas GH. Methylation of histidine-48 in pancreatic phospholipase A2. Role of histidine and calcium ion in the catalytic mechanism. Biochemistry 1980; 19: 743-750.
3.    Dijkstra BW, Drenth J, Kalk KH. Active site and catalytic mechanism of phospholipase A2. Nature 1981; 289: 604-606.
4.    Scott DL, White SP, Browning JL, Rosa JJ, Gelb MH, Sigler PB. Structures of free and inhibited human secretory phospholipase A2 from inflammatory exudate. Science 1991; 254: 1007-1010.
5.    Bezzine S, Bollinger JG, Singer AG, Veatch SL, Keller SL, Gelb MH. On the binding preference of human groups IIA and X phospholipases A2 for membranes with anionic phospholipids. J Biol Chem 2002; 277: 48523-48534.
6.    Singer AG, Ghomashchi F, Le Calvez C, Bollinger J, Bezzine S, Rouault M, Sadilek M, Nguyen E, Lazdunski M, Lambeau G, Gelb MH. Interfacial kinetic and binding properties of the complete set of human and mouse groups I, II, V, X, and XII secreted phospholipases A2. J Biol Chem 2002; 277: 48535-48549.
7.    Verheij HM, Slotboom AJ, de Haas GH. Structure and function of phospholipase A2. Rev Physiol Biochem Pharmacol 1981; 91 91-203.
farm vestn 2008; 59 131
Pregledni znanstveni œlanki - Scientific Review Articles
8.    Hanasaki K, Ono T, Saiga A, Morioka Y, Ikeda M, Kawamoto K, Higashino K, Nakano K, Yamada K, Ishizaki J, Arita H. Purified group X secretory phospholipase A2 induced prominent release of arachidonic acid from human myeloid leukemia cells. J Biol Chem 1999; 274: 34203-34211
9.    Valentin E, Ghomashchi F, Gelb MH, Lazdunski M, Lambeau G Novel human secreted phospholipase A2 with homology to the group III bee venom enzyme. J Biol Chem 2000; 275: 7492-7496.
10.  Gelb MH, Valentin E, Ghomashchi F, Lazdunski M, Lambeau G Cloning and recombinant expression of a structurally novel human secreted phospholipase A2. J Biol Chem 2000; 275: 39823-39826.
11.  Ho IC, Arm JP, Bingham III CO, Choi A, Austen KF, Glimcher LH A novel group of phospholipase A2s preferentially expressed in type 2 helper T cells. J Biol Chem 2001; 276: 18321-18326.
12.  Rouault M, Bollinger JG, Lazdunski M, Gelb, MH, Lambeau G Novel mammalian group XII secreted phospholipase A2 lacking enzymatic activity. Biochemistry 2003; 42: 11494-11503.
13.  Kudo I, Murakami M. Phospholipase A2 enzymes. Prostaglandins Other Lipid Mediat 2002; 68-69: 3-58.
14.  Tada K, Murakami M, Kambe T, Kudo I. Induction of cyclooxygenase-2 by secretory phospholipases A2 in nerve growth factor-stimulated rat serosal mast cells is facilitated by interaction with fibroblasts and mediated by a mechanism independent of their enzymatic functions. J Immunol 1998; 161 5008-5015.
15.  Balsinde J, Shinohara H, Lefkowitz LJ, Johnson CA, Balboa MA, Dennis EA. Group V phospholipase A2-dependent induction of cyclooxygenase-2 in macrophages. J Biol Chem 1999; 274: 25967-25970.
16.  Bidgood MJ, Jamal OS, Cunningham AM, Brooks PM, Scott KF. Type IIA secretory phospholipase A2 upregulates cyclooxygenase-2 and amplifies cytokine-mediated prostaglandin production in human rheumatoid synoviocytes. J Immunol 2000; 165: 2790-2797.
17.  Fuentes L, Hernandez M, Nieto ML, Sanchez Crespo M Biological effects of group IIA secreted phosholipase A2. FEBS Lett 2002; 531: 7-11
18.  Beck S, Lambeau G, Scholz-Pedretti K, Gelb MH, Janssen MJ Edwards SH, Wilton DC, Pfeilschifter J, Kaszkin M. Potentiation of TNFR-induced sPLA2-IIA expression in mesangial cells by an autocrine loop involving secreted phospholipase A2 and PPARR activation. J Biol Chem 2003; 278: 29799-29812.
19.  Choi YA, Lim HK, Kim JR, Lee CH, Kim YJ, Kang SS, Baek SH Group IB secretory phospholipase A2 promotes matrix metalloproteinase-2-mediated cell migration via the phosphatidylinositol-3 kinase and Akt pathway. J Biol Chem. 2004; 279: 36579-36585.
20.  Rizzo MT, Nguyen E, Aldo-Benson M, Lambeau G. Secreted phospholipase A2 induces vascular endothelial cell migration Blood 2000; 96: 3809-3815.
21.  Boilard E, Bourgoin SG, Bernatchez C, Surette ME. Identification of an autoantigen on the surface of apoptotic human T cells as a new protein interacting with inflammatory group IIA phospholipase A2. Blood 2003; 102: 2901-2909.
22.  Jo EJ, Lee HY, Lee YN, Kim JI, Kang HK, Park DW, Baek SH Kwak JY, Bae YS. Group IB secretory phospholipase A2 stimulates CXC chemokine ligand 8 production via ERK and NF-kB in human neutrophils. J Immunol 2004; 173: 6433-6439.
23.  Lee C, Park DW, Lee J, Lee TI, Kim YJ, Lee YS, Baek SH Secretory phospholipase A2 induces apoptosis through TNF-R and cytochrome c-mediated caspase cascade in murine macrophage RAW 264.7 cells. Eur J Pharmacol 2006; 536: 47-53.
24.  Granata F, Petraroli A, Boilard E, Bezzine S, Bollinger J, Del Vecchio L, Gelb MH, Lambeau G, Marone G, Triggiani M Activation of cytokine production by secreted phospholipase A2 in human lung macrophages expressing the M-type receptor. J mmunol 2005; 174: 464-474.
25.  Granata F, Frattini A, Loffredo S, Del Prete A, Sozzani S, Marone G, Triggiani M. Signaling events involved in cytokine and chemokine production induced by secretory phospholipase A2 in human lung macrophages. Eur J Immunol 2006; 36: 1938-1950.
26.  Rouault M, Le Calvez C, Boilard E, Surrel F, Singer A, Ghomashchi F, Bezzine S, Scarzello S, Bollinger J, Gelb MH Lambeau G. Recombinant production and properties of binding of the full set of mouse secreted phospholipases A2 to the mouse M-type receptor. Biochemistry 2007; 46: 1647-1662.
27.  Valentin E, Lambeau G. Increasing molecular diversity of secreted phospholipases A2 and their receptors and binding proteins. Biochim Biophys Acta 2000; 1488: 59-70.
28.  Richmond BL, Boileau AC, Zheng S, Huggins KW, Granholm NA, Tso P, Hui DY. Compensatory phospholipid digestion is required for cholesterol absorption in pancreatic phospholipase A(2)-deficient mice. Gastroenterology 2001; 120: 1193-1202.
29.  Koduri RS, Baker SF, Snitko Y, Han SK, Cho W, Wilton DC, Gelb MH. Action of human group IIa secreted phospholipase A2 on cell membranes. Vesicle but not heparinoid binding determines rate of fatty acid release by exogenously added enzyme. J Biol Chem 1998; 273: 32142-32153.
30.  Murakami M, Kambe T, Shimbara S, Yamamoto S, Kuwata H Kudo I. Functional association of type IIA secretory phospholipase A2 with the glycosylphosphatidylinositol-anchored heparan sulfate proteoglycan in the cyclooxygenase-2-mediated delayed prostanoid-biosynthetic pathway. J Biol Chem 1999; 274: 29927-29936.
31.  Sartipy P, Johansen B, Gasvik K, Hurt-Camejo E. Molecular basis for the association of group IIA phospholipase A2 and decorin in human atherosclerotic lesions. Circ Res 2000; 286: 707-714.
32.  Pungerœar J, Kriĉaj I. Understanding the molecular mechanism underlying the presynaptic toxicity of secreted phospholipases A2. Toxicon 2007; 50: 871-892.
33.  East L, Isacke CM. The mannose receptor family. Biochim Biophys Acta 2002; 1572: 364-386.
34.  Kennedy BP, Payette P, Mudgett J,Vadas P, Pruzanski W, Kwan M, Tang C, Rancourt DE, Cromlish WA. A natural disruption of the secretory group II phospholipase A2 gene in inbred mouse strains. J Biol Chem 1995; 270: 22378-22385.
35.  Vadas P, Wasi S, Movat HZ, Hay JB. Extracellular phospholipase A2 mediates inflammatory hyperaemia. Nature 1981; 293: 583-585.
14 farm vestn 2008; 59
Sekretorne fosfolipaze A2 in njihova (pato)fiziološka vloga
36.  Vadas P, Browning J, Edelson J, Pruzanski W. Extracellular phospholipase A2 expression and inflammation: The relationship with associated disease states. J Lipid Mediat 1993; 8: 1-30.
37.  Andreani M, Olivier JL, Berenbaum F, Raymondjean M, Bereziat G. Transcriptional regulation of inflammatory secreted phospholipases A2. Biochim Biophys Acta 2000; 1488: 149-158.
38.  Nevalainen TJ, Haapamaki MM, Gronroos JM. Roles of secretory phospholipases A2 in inflammatory diseases and trauma. Biochim Biophys Acta 2000; 1488: 83-90.
39.  Pruzanski W, Vadas P. Phospholipase A2: A mediator between proximal and distal effectors of inflammation. Immunol Today 1991; 12: 143-146.
40.  Minami T, Tojo H, ShinomuraY, Matsuzawa Y, Okamoto M. Increased group II phospholipase A2 in colonic mucosa of patients with Crohn’s disease and ulcerative colitis. Gut 1994; 35: 1593-1598.
41.  Ivandic B, Castellani LW, Wang XP, Qiao JH, Mehrabian M Navab M, AJ. Role of group II secretory phospholipase A2 in atherosclerosis. Part 1. Increased atherogenesis and altered lipoproteins in transgenic mice expressing group IIA phospholipase A2. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1999; 19: 1284-1290.
42.  Tietge UJ, Maugeais C, Cain W, Grass D, Glick JM, de Beer FC Rader DJ. Overexpression of secretory phospholipase A2 causes rapid catabolism and altered tissue uptake of high density lipoprotein cholesteryl ester and apolipoprotein A-I. J Biol Chem 2000; 275: 10077-10084.
43.  de Beer FC, Webb NR. Inflammation and atherosclerosis: Group
IA and Group V sPLA2 are not redundant. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2006; 26: 1421-1422.
44.  Rosengren B, Peilot H, Umaerus M, Jonsson-Rylander AC, Mattsson-Hulten L, Hallberg C, Cronet P, Rodriguez-Lee M, Hurt-Camejo E. Secretory phospholipase A2 group V: lesion distribution, activation by arterial proteoglycans, and induction in aorta by a Western diet. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2006; 26: 1579-1585.
45.  Farooqui AA, Horrocks LA, Farooqui T. Modulation of inflammation in brain: a matter of fat. J Neurochem 2007; 101 577-599.
46.  Molloy GY, Rattray M, Williams RJ. Genes encoding multiple forms of phospholipase A2 are expressed in rat brain. Neurosci Lett 1998; 258: 139-142.
47.  Murakami M, Masuda S, Shimbara S, Ishikawa Y, Ishii T, Kudo I Cellular distribution, post-translational modification, and tumorigenic potential of human group III secreted phospholipase A2. J Biol Chem 2005; 280: 24987-24998.
48.  Dong Q, Patel M, Scott KF, Graham GG, Russell PJ, Sved P. Oncogenic action of phospholipase A2 in prostate cancer. Cancer Lett 2006; 240: 9-16.
49.  Ulrich CM, Bigler J, Potter JD. Non-steroidal anti-inflammatory drugs for cancer prevention: promise, perils and pharmacogenetics. Nat Rev Cancer 2006; 2: 130-140.
50.  Nakanishi M, Rosenberg DW. Roles of cPLA2alpha and arachidonic acid in cancer. Biochim Biophys Acta 2006; 1761 1335-1343.
51.  Laye JP, Gill JH. Phospholipase A2 expression in tumours: a target for therapeutic intervention? Drug Discov Today 2003; 8: 710-716.
52.  Reid RC. Inhibitors of secretory phospholipase A2 group IIA. Curr Med Chem 2005; 12: 3011-3026.
53.  Smart BP, Pan YH, Weeks AK, Bollinger JG, Bahnson BJ, Gelb MH. Inhibition of the complete set of mammalian secreted phospholipases A2 by indole analogues: a structure-guided study. Bioorg Med Chem 2004; 12: 1737-1749.
54.  Smart BP, Oslund RC, Walsh LA, Gelb MH. The first potent inhibitor of mammalian group X secreted phospholipase A2: elucidation of sites for enhanced binding. J Med Chem 2006; 49: 2858-2860.
55.  Bradley JD, Dmitrienko AA, Kivitz AJ, Gluck OS, Weaver AL Wiesenhutter C, Myers SL, Sides GD. A randomized, double-blinded, placebo-controlled clinical trial of LY333013, a selective inhibitor of group II secretory phospholipase A2, in the treatment of rheumatoid arthritis. J Rheumatol 2005; 32: 417-423.
56.  Zeiher BG, Steingrub J, Laterre PF, Dmitrienko A, Fukiishi Y, Abraham E; EZZI Study Group. LY315920NA/S-5920, a selective inhibitor of group IIA secretory phospholipase A2, fails to improve clinical outcome for patients with severe sepsis. Crit Care Med 2005; 33: 1741-1748.
57.  Boilard E, Rouault M, Surrel F, Le Calvez C, Bezzine S, Singer A, Gelb MH, Lambeau G. Secreted phospholipase A2 inhibitors are also potent blockers of binding to the M-type receptor. Biochemistry 2006; 45: 13203-13218.
58.  Ĝribar J, Kovaœiœ L, Draĝkoviœ P, Faure G, Kriĉaj I. The first phospholipase inhibitor from the serum of Vipera ammodytes. FEBS J 2007; 274: 6055-6064.
59.  Thwin MM, Satyanarayanajois SD, Nagarajarao LM, Sato K, Arjunan P, Ramapatna SL, Kumar PV, Gopalakrishnakone P. Novel peptide inhibitors of human secretory phospholipase A2 with antiinflammatory activity: Solution structure and molecular modeling. J Med Chem 2007; 50: 5938-5950.
farm vestn 2008; 59 15