PLA1

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はじめに

ホスホリパーゼは、構造と機能が非常に異なるさまざまな酵素を形成し、特定のエステル結合でホスホリピッド（PL）基質を加水分解することができます。ホスホリパーゼには、アシル加水分解酵素とホスホジエステラーゼの2つの一般的なセットがあります。各セットの酵素は、エステル結合の特定の切断に基づいて分類されます。アシル加水分解酵素は、ホスホリパーゼA1（PLA1）、ホスホリパーゼA2（PLA2）、ホスホリパーゼB（PLB）、およびリソホスホリパーゼA1/2（LysoPLA1/2）で構成されており、ホスホジエステラーゼはホスホリパーゼC（PLC）およびホスホリパーゼD（PLD）によって表されます。ホスホリパーゼはほぼすべての細胞に存在し、ほとんどの細胞には多くの種類のホスホリパーゼが存在します。特定のPLエステル結合は、さまざまな特定のホスホリパーゼサブタイプによって触媒される可能性があり、分泌型、膜関連型、または細胞質型として存在することができます。ホスホリパーゼの生理学的関連性は、次の3つの一般的な機能に起因します：（1）消化酵素として機能することができる；（2）膜の維持と再構築に重要な役割を果たすことができる；（3）重要な細胞メカニズムを調節することができる。これらのホスホリパーゼの中で、PLA2、PLC、およびPLDが最も研究されており、すべて生物活性脂質分子の生成に重要な役割を果たしています。

図1. ホスホリパーゼのエステル結合特異性。PLA1、PLA2、およびPLCは、それぞれsn-1(1)、sn-2(2)、およびsn-3(3)炭素から発生するエステル結合の加水分解を触媒します（Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011）

ホスホリパーゼA1

PLA1（EC 3.1.1.32）は、PLのsn-1位置で脂肪酸（FA）の加水分解を触媒し、遊離脂肪酸（FFA）とリソホスホリピッド（lysoPL）を生成します。PLA1はまだ結晶構造を取得していないため、多くの関連情報はまだ不明です。lysoPLの合成と調節メカニズムはまだ完全には理解されておらず、これがPLA1が広く研究されている理由となっています。なぜなら、PLA1はそれらの形成に関与している可能性があるからです。PLA1反応からのFA生成物は生物活性の可能性を持ち、植物において確認されています。すなわち、PLA1はジャスモン酸の生合成を調節します。さらに、sn-2アラキドン酸（AA）のPLからの切断は、時には連携した順次的なPLA1/LysoPLA2の活性によって媒介される可能性があると、数十年にわたり仮定されています。この代替経路に関連するクローン化されたPLA1は存在しないため、in vitro研究に関しては状況証拠に過ぎず、最も間接的な証拠を提供します。

100年以上前、人々は膵液をホスファチジルコリン（PC）と共にインキュベートする際にFFAの蓄積を観察し、これらの酸の放出に関与する酵素の存在が提案されました。初期のPLAに関する研究は主にPLA2に焦点を当てていました。しかし、タイプAホスホリパーゼはPLからFAを切断する酵素に関連しており、A1およびA2という名前は、それぞれグリセロール部分のsn-1またはsn-2位置からのアシル加水分解を示すために使用されます。その後、さまざまな生物や組織でPLA活性が発見され、これらの酵素が単なる消化触媒ではない可能性が開かれました。

図2. PL代謝に関連する調節プロセス（Richmond, G.S.; Smith, T.K. 2011）

ホスホリパーゼA1の分類

PLA1は、PLのsn-1アシルエステルを特異的に加水分解し、FFAおよびlysoPLを生成します。しかし、多くのPLA1酵素は、通常ははるかに低いLysoPLA活性および中性リパーゼ活性を示しますが、sn-1切断部位は依然として好まれます。したがって、LysoPLAおよび中性リパーゼ活性に対して高いPLA1を持つ酵素は、真のPLA1酵素と見なされます。どの酵素活性が存在し、特定の酵素活性をどのように区別するかを正確に決定することは不可能であるため、粗い組織や細胞小器官分画からのPLA活性の検出に関する初期の研究は欠陥があります。PLA1は他の主要なホスホリパーゼのように公式に分類されていません。直面した主な障害は、利用可能な配列の欠如であり、これまでにクローン化されたPLA1酵素の割合は比較的小さいです。PLA1の不変の特徴は、ペプチド配列に共有されるリパーゼモチーフのようです。一般的なGXSXGモチーフは、触媒三重項の一部として機能する活性部位の触媒セリンを含んでいます。