El fosfatidilinositol 5-fosfato ( PtdIns5P ) es un fosfoinosítido, uno de los derivados fosforilados del fosfatidilinositol (PtdIns), que son moléculas reguladoras bien establecidas ancladas a la membrana. Los fosfoinosítidos participan en eventos de señalización que controlan la dinámica del citoesqueleto, el tráfico de la membrana intracelular, la proliferación celular y muchas otras funciones celulares. Generalmente, los fosfoinosítidos transducen señales reclutando proteínas de unión a fosfoinosítidos específicas en las membranas intracelulares. [1]
El fosfatidilinositol 5-fosfato es uno de los 7 fosfoinosítidos celulares conocidos con funciones menos conocidas. Se fosforila en la posición D-5 del grupo de cabeza del inositol, que se une mediante un enlace fosfodiéster al diacilglicerol (con una composición química variable de las cadenas de acilo, frecuentemente la cadena 1-estearoil-2-araquidonoilo). En células inactivas, en promedio, PtdIns5P es de abundancia similar o mayor en comparación con PtdIns3P y ~ 20-100 veces por debajo de los niveles de PtdIns4P ( fosfatidilinositol 4-fosfato y PtdIns (4,5) P2 ( fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato ). [2] En particular, los niveles de PtdIns5P de estado estable son más de 5 veces más altos que los de PtdIns (3,5) P2 . [3] [4]
PtdIns5P se demostró por primera vez mediante HPLC ( cromatografía líquida de alta presión ) en fibroblastos de ratón como sustrato para la síntesis de PtdIns (4,5) P2 mediante PIP quinasas de tipo II ( 1-fosfatidilinositol-5-fosfato 4-quinasa ). [5] En muchos tipos de células, sin embargo, PtdIns5P no es detectado por HPLC debido a limitaciones técnicas asociadas con su pobre separación del abundante PtdIns4P. [6] Más bien, PtdIns5P se mide mediante el "ensayo de masa", en el que PtdIns5P (como parte de los lípidos celulares extraídos) se convierte in vitro mediante PtdIns5P 4-quinasa purificada en PtdIns (4,5) P2 que se cuantifica posteriormente. [7]
Según estudios con el ensayo de masas [6] y una técnica de HPLC mejorada, [8] PtdIns5P se detecta en todas las células de mamíferos estudiadas. La mayor parte del PtdIns5P celular se encuentra en las membranas citoplasmáticas, mientras que una fracción más pequeña reside en el núcleo. [9] Las reservas citoplasmática y nuclear tienen funciones y regulación distintas. [10]
Metabolismo
El PtdIns5P celular podría producirse mediante D-5-fosforilación de fosfatidilinositol o mediante desfosforilación de PtdIns (3,5) P2 o PtdIns (4,5) P2. Cada una de estas posibilidades está respaldada experimentalmente. PtdIns5P es sintetizado in vitro por PIKfyve , una enzima principalmente responsable de la producción de PtdIns (3,5) P2, [11] [12] así como por [PIP5K] s. [13] Un papel importante para PIKfyve en la síntesis de PtdIns5P celular es sugerido por los datos de niveles reducidos de masa de PtdIns5P tras la sobreexpresión heteróloga del mutante puntual PIKfyve enzimáticamente inactivo (PIKfyveK1831E) [6] [14] y el silenciamiento de PIKfyve por pequeños ARN interferentes. [15] Este papel se ve reforzado por datos en fibroblastos transgénicos con un alelo PIKfyve alterado genéticamente, lo que demuestra una reducción igual de los niveles de estado estable de PtdIns5P y PtdIns (3,5) P2. [3]
Asimismo, se encuentra una reducción similar de PtdIns5P y PtdIns (3,5) P2 en fibroblastos con desactivación del activador PIKfyve [16] ArPIKfyve / VAC14 . [4] Esta evidencia experimental, junto con el hecho de que los niveles celulares de PtdIns5P exceden más de 5 veces los de PtdIns (3,5) P2, indican un papel predominante de PIKfyve en el mantenimiento de los niveles de PtdIns5P en estado estacionario a través de D-5. fosforilación de fosfatidilinositol.
Se ha propuesto un papel para la familia de proteínas de la miotubularina en la producción de PtdIns5P basándose en la desfosforilación de PtdIns (3,5) P2 por la miotubularina 1 sobreexpresada . [17] Concordantemente, la ablación genética de la proteína 2 relacionada con miotubularina ( MTMR2 ) causa elevación de PtdIns (3,5) P2 celular y una disminución de PtdIns5P. [18] Los bajos niveles celulares de PtdIns (3,5) P2 sugieren que la actividad de la miotubularina fosfatasa juega un papel menor en el mantenimiento de los niveles de PtdIns5P en estado estacionario. Es importante destacar que PtdIns (3,5) P2 se sintetiza a partir de PtdIns3P por el complejo PIKfyve que incluye ArPIKfyve y Sac3 / Fig4 . [19] Cabe destacar que el complejo PIKfyve subyace tanto a la síntesis de PtdIns (3,5) P2 como al volumen de negocios a PtdIns3P. [20] Se desconoce la proporción relativa del recambio de PtdIns (3,5) P2 por las miotubularinas fosfatasas frente a la de Sac3.
PtdIns5P también se puede producir por desfosforilación de PtdIns (4,5) P2. Tal actividad de fosfatasa se muestra para Shigella flexneri efector IpgD [21] y dos fosfatasas de mamíferos - PtdIns (4,5) P2 4-fosfatasa tipo I y tipo II. [22]
Actualmente, no se conoce ninguna fosfatasa de mamífero para desfosforilar específicamente PtdIns5P. La vía para el aclaramiento de PtdIns5P implica la síntesis de PtdIns (4,5) P2. [10]
Funciones
Los niveles de PtdIns5P cambian significativamente en respuesta a estímulos fisiológicos y patológicos. La insulina, [8] [23] la trombina, [7] la activación de las células T, [24] y la transformación celular con nucleofosmina tirosina quinasa del linfoma anaplásico (NPM-ALK), [15] provocan una elevación de los niveles celulares de PtdIns5P. Por el contrario, el shock hipoosmótico [6] y el tratamiento con histamina [25] disminuyen los niveles de PtdIns5P. En las células T, se proponen dos proteínas DOK1 y DOK2 "aguas abajo de la tirosina quinasa" como proteínas de unión a PtdIns5P y efectores. [24]
Como los otros fosfoinosítidos, PtdIns5P también está presente en el núcleo de células de mamíferos. [26] El conjunto nuclear de PtdIns5P está controlado por la PtdIns (4,5) P2 4-fosfatasa nuclear de tipo I que, junto con la PIPKIIbeta quinasa, desempeña un papel en el estrés UV, la apoptosis y la progresión del ciclo celular. [9] [27] [28]
La función de PtdIns5P en la señalización nuclear probablemente involucre a ING2 , un miembro de la familia ING. Las proteínas de esta familia se asocian y modulan la actividad de las histonas acetilasas y desacetilasas e inducen la apoptosis a través de la acetilación de p53 . El ING2 interactúa con PtdIns5P a través de su motivo de dedo de homeodominio vegetal (PHD). [29]
En resumen, la evidencia disponible indica que la actividad de PIKfyve es la principal fuente de PtdIns5P celular en estado estable. En determinadas condiciones, PtdIns5P se produce por desfosforilación de bisfosfoinosítidos. PtdIns5P participa en la regulación tanto de las funciones celulares básicas como de las respuestas a una multitud de estímulos fisiológicos y patológicos mediante mecanismos moleculares aún por especificar.
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