左晓臣苏何玲刘永明(桂林医学院生物化学与分子生物学教研室广西桂林541004）
【摘要】亲磷脂酸磷脂酶A1（PA-PLA1）在细胞内水解磷脂酸分子上sn-1脂肪酸生成sn-2-脂酰溶血磷脂酸，从而影响脂类信号分子磷脂酸和溶血磷脂酸的信号转导，提示该酶在细胞的信号转导中发挥重要的作用。本文拟就有关PA-PLA1的基因克隆，一级结构特点，酶学特性以及生理功能的研究作一综述。
【关键词】亲磷脂酸磷脂酶A1磷脂酸溶血磷脂酸信号转导
【中图分类号】R392.11【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）10-0129-02
亲磷脂酸磷脂酶A1（phosphatidicacid-preferringphospholipaseA1，PA-PLA1）生理条件下对磷脂酸（phosphatidicacid，PA）具有高度的亲和性，在细胞内水解PA分子上sn-1脂肪酸生成sn-2-脂酰溶血磷脂酸（lysophosphatidicacid,LPA）。PA和LPA是细胞内重要的脂类信号分子，其信号转导涉及细胞生长、增殖、囊泡输送和激素应答等多种细胞过程。PA-PLA1活性影响细胞内PA和LPA信号水平，提示该酶在细胞的信号转导中发挥重要的作用。近年来,随着牛PA-PLA1被分离，纯化与克隆，该酶的功能研究已见端倪。本文拟就有关PA-PLA1的基因克隆，分子结构特点，酶学特性以及生理功能的研究作一综述。
1PA-PLA1的克隆与组织分布
牛PA-PLA1最先由华盛顿大学Glomset实验室报道[1]，并被从牛的睾丸组织中分离、纯化与克隆[2,3]。牛PA-PLA1基因编码一个由875个氨基酸残基组成的蛋白多肽，分子量为97576道尔顿，等电点5.61。PA-PLA1有特定的组织分布，在成年牛的睾丸和脑组织中该酶具有较高的活性，其中成年牛睾丸组织的PA-PLA1活性比新生牛睾丸组织的PA-PLA1活性高10倍，而在心脏、肝脏、脾脏和血液中检测不到该酶的活性。PA-PLA1在成熟睾丸组织中的高活性被认为该酶可能涉及精子的生成[1]。2005年从人的肾脏组织克隆的人PA-PLA1基因（GenBankaccessionno.DQ315474），该基因定位于14q22，mRNA长2923bp，编码一个由745个氨基酸残基组成的蛋白多肽[4]。序列比对分析结果显示，人PA-PLA1基因序列与牛PA-PLA1基因序列高度一致，氨基酸序列比对表明人、牛和鼠的PA-PLA1有很高的同源性。
2PA-PLA1一级结构特点
磷脂酶是脂肪酶超家族成员。系统进化分析显示，PA-PLA1在分子水平上不同于内皮脂肪酶、脂蛋白脂肪酶、肝脂肪酶、胰脂肪酶和亲磷脂酰丝氨酸脂肪酶，而与KIAA0725蛋白和p125蛋白组成一个脂肪酶超家族中的亚家族。但KIAA0725蛋白和p125蛋白的脂肪酶活性中心保守序列为GX-S-XG[5,6]，而牛PA-PLA1包含的保守序列为SX-S540-XG，在相应位置出现的不是甘氨酸残基，而是丝氨酸残基。通过S540A突变研究，已确定保守序列SX-S540-XG中的丝氨酸540是牛PA-PLA1的亲核活性部位。人PA-PLA1相应的保守序列是Ser408-HIS-Ser410-LEU-Gly412，与牛PA-PLA1相似，亲核活性部位也是丝氨酸残基。
功能域分析显示PA-PLA1的C-末端氨基酸序列可形成DDHD结构域，该结构域保守区含有大约180个氨基酸残基，包含金属离子结合位点。DDHD域绑定到酪氨酸激酶PYK2上，参与调控G蛋白偶联受体下游的钙离子和磷酸肌醇的代谢[7，8]。此外，PA-PLA1序列有一个卷曲螺旋结构，该结构已被证实与该酶的四聚体形成有关[3]。
PA-PLA1、KIAA0725p蛋白和p125蛋白均是细胞内亲磷脂酸磷脂酶，但它们在细胞中有不同的细胞定位和生理功能[9]。KIAA0725蛋白有助于从高尔基体到细胞膜高效的细胞转运，但并不涉及布雷菲德菌素A（brefeldinA）诱导的高尔基体内质网逆行转运。p125蛋白与CopⅡ包被成分Sec23蛋白相互作用，通过其N-末端富含脯氨酸的区域影响由内质网产生囊泡。p125蛋白过表达可导致这些膜区室的消散。因而表明p125蛋白参与早期分泌过程。PA-PLA1与细胞膜相互作用，并对膜磷脂酸有很高的活性，提示PA-PLA1影响到由磷脂酶D和甘油二酯激酶介导的依赖磷脂酸信号转导机制[10]。
3PA-PLA1的酶学特性与生理功能
PA-PLA1酶学特性主要涉及以下几个方面：（1）PA-PLA1对PA水解的亲和性是磷脂酰环己六醇（phosphatidylinositol，PI)的4倍，是磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine，PS)的5倍，是磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine，PE)的7.5倍，是磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine，PC)的10倍；（2）PA-PLA1水解那些具有二不饱和甘油酯的PA分子，例如花生二烯酰磷脂酸(478nmol/min/mg)或二油酰基磷脂酸(208nmol/min/mg)，优先于具有sn-1的饱和脂肪酸酰基链的分子，例如sn-1-棕榈-2-油酰(80nmol/min/mg)或sn-1-硬脂酰-花生四烯酰基磷脂酸(42nmol/min/mg)；（3）PA-PLA1倾向于被PA各类分子联合激活，因为每一个PA底物都显示出希尔系数为3的S型动力学曲线；（4）PA-PLA1有特定的组织分布。
有研究表明，PA参与细胞内转运小泡介导的物质运输过程。Schmidt等人[11]报道，分子呈倒锥形的LPA脂酰化生成分子呈锥形的PA的分子结构改变可使质膜高度卷曲，从而促使转运小泡的生成。Weigert等人[12]报道这种分子结构改变也诱导高尔基体管道形成。抑制PA的合成可导致高尔基体结构的改变和内分泌细胞分泌功能的抑制[13]。其作用的机制可能为:(1)PA可与衣蛋白Ⅰ、Ⅱ，clathrin和dynamin形成脂质体，在小泡包被的形成中起蛋白和脂的连接作用；(2)PA是PIP2合成的中间体，而PIP2起蛋白和脂的连接作用。近来，PIP2被提示在细胞运输小泡与目标靶膜的融合中起作用。此外，PA还通过与N-乙基马来酰亚胺敏感因子（N-ethylmaleimide-sensitivefactor），ADP-核糖基化因子(ADP-ribosylationfactor)和激蛋白（kinesin）等与转运小泡介导的物质运输过程相关的蛋白结合而对细胞的物质运输过程发挥调节作用[14]。由于PA-PLA1水解PA生成LPA，因此，其活性是否影响细胞内的物质运输过程值得进一步的研究。
有文献[15,16]显示，LPA可通过其特异的G蛋白偶联受体发挥作用，其信号反应包括活化蛋白激酶、Ca2+离子动员、抑制腺苷环化酶、促使花生四烯酸释放和刺激DNA合成等，在血小板聚合、平滑肌收缩、细胞增殖以及肌动蛋白细胞骨架的重排等细胞过程中发挥关键调节作用。有报道[17]指出，一种与LPA同类的脂类信号分子溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）通过一种新发现的内源性G蛋白偶联受体119（G-protein-coupledreceptorGPR119）促进胰岛素的分泌，而该受体主要在胰腺中表达。LPC通过刺激腺苷酸环化酶有效增强高浓度葡萄糖灌流的大鼠胰腺的胰岛素分泌效应，并呈剂量依赖性诱导小鼠胰岛B细胞系NIT-1细胞内cAMP的积累和胰岛素分泌。PA-PLA1是否可通过生成LPA再与某种内源性受体结合进而参与胰岛素分泌过程也是值得注意的研究方向。
值得关注的是，最近有研究[18]采用小鼠胰岛瘤细胞株MIN6为研究模型，以不同浓度和不同时间对MIN6细胞行葡萄糖刺激胰岛素分泌（Glucose-stimulatedinsulinsecretion，GSIS）实验，分析PA-PLA1mRNA表达水平与胰岛素分泌的关系。实验结果显示，不论是不同浓度葡萄糖的GSIS实验，还是不同时间葡萄糖GSIS实验，MIN6细胞的PA-PLA1基因表达均与细胞的胰岛素分泌呈显著的正相关性，提示PA-PLA1对MIN6细胞的胰岛素分泌可能具有促进作用。另有研究[19]指出，PA-PLA1在大脑细胞内生成一种新的大麻受体—G蛋白偶联受体55（Gprotein-coupledreceptor55,GPR55）的激动剂2-花生酰-溶血磷脂酰肌醇（2-arachidonoyl-lysophosphatidylinositol），并可能通过PA-PLA1-溶血磷脂酰肌醇-GPR55轴参与大脑功能的发挥。
4小结
PA-PLA1是细胞内磷脂酶，在细胞内水解脂类信号分子PA生成另一种脂类信号分子LPA，其酶活性影响PA和LPA信号水平，因而在细胞的信号转导中发挥重要作用。PA-PLA1的酶学特性已有较详细的研究，其生理功能方面的研究虽然有限，但有关该酶激活某种G蛋白偶联受体而参与大脑功能的发挥，以及该酶基因表达与细胞的胰岛素分泌呈显著的正相关性的研究结果值得关注。
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