ホスホリパーゼC

ホスホリパーゼC（PLC ）は、リン酸基の直前でリン脂質を切断する膜結合酵素の一種です（図を参照）。一般的には、この酵素のヒト型と同義とみなされており、真核細胞の生理機能、特にシグナル伝達経路において重要な役割を果たしています。シグナル伝達におけるホスホリパーゼCの役割は、ホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸（PIP2 _）をジアシルグリセロール（DAG）とイノシトール1,4,5-トリスリン酸（IP3 _{）に切断することであり、これらは}セカンドメッセンジャーとして機能します。各PLCの活性化因子は異なりますが、一般的にはヘテロ三量体Gタンパク質サブユニット、タンパク質チロシンキナーゼ、低分子Gタンパク質、Ca2 ⁺、およびリン脂質が含まれます。^{[ 1 ]}

哺乳類のホスホリパーゼCは13種類あり、構造に基づいて6つのアイソタイプ（β、γ、δ、ε、ζ、η）に分類される。それぞれのPLCは、発現と細胞内分布に関して独自の、あるいは重複する制御機構を持っている。しかし、PLCは哺乳類に限らず、細菌やクロマドレア類にも存在する。

哺乳類では、PLCは保存されたコア構造を共有し、各ファミリーに特有の他のドメインで異なっている。コア酵素には、分割されたトリオースリン酸イソメラーゼ（TIM）バレル、プレクストリン相同性（PH）ドメイン、4つのタンデムEFハンドドメイン、およびC2ドメインが含まれる。^{[ 1 ]} TIMバレルには、活性部位、すべての触媒残基、およびCa2 ⁺結合部位が含まれている。活性を阻害する自己阻害挿入配列XYリンカーがある。XYリンカーは活性部位を遮断することが示されており、XYリンカーを除去するとPLCが活性化される。^{[ 5 ]}

α毒素（Clostridium perfringens）、Bacillus cereus PLC（BC-PLC）、およびClostridium bifermentansとListeria monocytogenes由来のPLCをコードする遺伝子が単離され、ヌクレオチド配列が決定された。配列はN末端から約250残基にわたって有意な相同性を示す。α毒素はC末端にさらに120残基を有する。α毒素のC末端は、シグナル伝達に関与し、哺乳類のホスホイノシチドホスホリパーゼCに存在する真核生物のC2ドメインを参照した「C2様」ドメインとして報告されている。^{[ 6 ]}

PLCの主要な触媒反応は、脂質-水界面の不溶性基質上で起こる。活性部位の残基は、すべてのPLCアイソタイプで保存されている。動物では、PLCはホスホジエステル結合のグリセロール側でリン脂質ホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸（PIP2 _）の加水分解を選択的に触媒する。弱く酵素に結合した中間体であるイノシトール1,2-環状ホスホジエステルが形成され、ジアシルグリセロール（DAG）が放出される。中間体はその後加水分解されてイノシトール1,4,5-トリスリン酸（IP3 _）になる。^{[ 7 ]}したがって、2つの最終生成物はDAGとIP3である_。酸/塩基触媒には2つの保存されたヒスチジン残基が必要であり、_{PIP2の加水分解にはCa2} ⁺イオンが必要である。活性部位のCa ^2+は4つの酸性残基と配位することが観察されており、いずれかの残基が変異すると、触媒作用にはより高いCa ²⁺濃度が必要となる。^{[ 8 ]}

ホスホイノシチド特異的ホスホリパーゼC（PLC）は、細胞シグナル伝達プロセスにおいて重要な役割を果たします。細胞がホルモンや成長因子などのシグナルに遭遇すると、PLCはPIP2と呼ばれる分子を分解して新しいシグナル伝達分子を生成します。PIP2は細胞膜に存在する分子の一種です。細胞が外部から特定のシグナルを受け取ると、PLCと呼ばれる酵素がPIP2をより小さな分子に分解し、それが細胞内でメッセージを伝達します。様々な種類のPLCは異なる方法で活性化され、細胞が周囲の環境に反応する能力に貢献しています。^{[ 9 ]}

PLCはリン脂質ホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸（PIP2 _）をジアシルグリセロール（DAG）とイノシトール1,4,5-トリスリン酸（IP3 _{）に切断します。したがって、PLCは膜アンカーまたはアロステリック調節因子として、また多くの}脂質依存性イオンチャネルのアゴニストとして機能する_PIP2の枯渇に大きな影響を与えます。^{[ 22 ] [ 23 ]} PIP2_{は、より希少な脂質である}ホスファチジルイノシトール3,4,5-トリスリン酸（PIP3 _）の合成の基質としても機能し、これは複数の反応におけるシグナル伝達に関与しています。^{[ 24 ]}したがって、PLC反応によるPIP2_の枯渇は、細胞膜と核膜の両方における局所的なPIP3濃度_の調節に重要です。

PLC触媒反応の2つの生成物であるDAGとIP3は_、多様な細胞プロセスを制御する重要なセカンドメッセンジャーであり、他の重要なシグナル伝達分子の合成の基質でもあります。PIP2が切断されると_、 DAGは膜に結合したままになり、IP3_は可溶性構造として細胞質に放出されます。IP3_{はその後、}細胞質を拡散してIP3受容体、特に滑面小胞体（ER）のカルシウムチャネルに結合します。これにより細胞質のカルシウム濃度が増加し、細胞内変化と活性のカスケードが引き起こされます。^{[ 25 ]} さらに、カルシウムとDAGは共にプロテインキナーゼCを活性化し、プロテインキナーゼCは他の分子をリン酸化して細胞活性の変化を引き起こします。^{[ 25 ]}最終的な効果には、味覚、腫瘍促進、小胞エキソサイトーシス、NADPHオキシダーゼからのスーパーオキシド産生、およびJNK活性化が含まれます。^{[ 25 ] [ 26 ]}

DAGとIP3はどちらも_調節分子の合成基質です。DAGは調節分子であるホスファチジン酸の合成基質です。IP3_はイノシトールポリリン酸の合成の律速基質であり、複数のタンパク質キナーゼ、転写、およびmRNAプロセシングを刺激します。^{[ 27 ]} したがって、PLC活性の調節は、細胞生理の制御の中心となる経路の他の酵素の協調と調節に不可欠です。

さらに、ホスホリパーゼCは炎症経路において重要な役割を果たします。トロンビン、エピネフリン、コラーゲンなどのアゴニストが血小板表面受容体に結合すると、ホスホリパーゼCが活性化され、2つの主要な膜リン脂質であるホスファチジルイノシトールとホスファチジルコリンからアラキドン酸が放出されます。アラキドン酸はその後、シクロオキシゲナーゼ経路（プロスタグランジン（PGE1、PGE2、PGF2）、プロスタサイクリン（PGI2）、またはトロンボキサン（TXA2）を生成）およびリポキシゲナーゼ経路（ロイコトリエン（LTB4、LTC4、LTD4、LTE4）を生成）へと進みます。 ^{[ 28 ]}

細菌変異株クロストリジウム・パーフリンゲンスA型はα毒素を産生する。この毒素はホスホリパーゼC活性を有し、溶血、致死、皮膚壊死を引き起こす。高濃度では、α毒素はホスファチジルコリンとスフィンゴミエリンの大量分解を誘導し、それぞれジアシルグリセロールとセラミドを生成する。これらの分子はその後、シグナル伝達経路に関与する。^{[ 6 ]}この毒素は単離したラット大動脈でアラキドン酸カスケードを活性化することが報告されている。^{[ 29 ]}毒素誘発収縮はアラキドン酸からのトロンボキサンA2の生成に関連していた_。したがって、細菌PLCは真核細胞膜における内因性PLCの作用を模倣している可能性が高い。

• グリコシルホスファチジルイノシトールジアシルグリセロールリアーゼEC 4.6.1.14トリパノソーマ酵素。
• ホスファチジルイノシトールジアシルグリセロールリアーゼEC 4.6.1.13関連する別の細菌酵素
• ホスホイノシチドホスホリパーゼC EC 3.1.4.11真核生物、特に哺乳類に見られる主要な形態。
• 亜鉛依存性ホスホリパーゼCファミリーの細菌酵素EC 3.1.4.3には、 C. perfringens （レシチナーゼとしても知られる）、P. aeruginosa、およびS. aureusのアルファ毒素が含まれる。