La Fosfolipasa C és una classe d'enzims de senyalització transmembrana que catalitza la conversió de 1-fosfatidil-1D-mio-inositol 4,5-bisfosfat (PIP2) a 1D-mio-inositol 1,4,5-trisfosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) utilitzant el calci com a cofactor. Aquests segons missatgers regulen posteriorment diversos processos que afecten el creixement, la diferenciació i l'expressió gènica de les cèl·lules com la via de senyalització de la PKC. El procés és el següent (Fig. 1):miniatura|500x500px|Fig. 1. Passos de la PKC: exemple d'una via de senyalització cel·lular
Fixació de la molècula senyalitzadora sota el receptor acoblat a la proteïna G específica. Hidròlisi de la GTP Fosforilació i activació de la proteïna G Desplaçament de la proteïna G i activació de la PLC. Fixació de la IP3 a nivell de reticle endoplasmàtic llis i alliberació de Ca2+ com a segon missatger. Activació de la proteïna Kinasa C pel Ca2+ i el diacilglycerol (DAG) Fosforilació del canal iònic o de cert enzim específic per la proteïna-cinasa C. Resposta cel·lular en cascada.
La fosfolipasa C, tot i no interactuar amb els fosfolípids més abundants en les membranes cel·lulars com són la fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfaditilserina i esfingomielina, és considerat un enzim fonamental per a la regulació de funcions cel·lulars. Situada al nivell de monocapa interna citosòlica, normalment en estat inert, pot experimentar transformacions sota l'acció de quinases. Podem trobar un total de 13 tipus de PLC en els mamífers, que es classifiquen en sis isotips:β,𝝳,ɣ,ε,𝜁,η. Les PLC tenen un paper important en la fisiologia de les cèl·lules eucariotes, concretament en les vies de transducció de senyals.
Història La fosfolipasa C va ser observada per primer cop a l'estudi del metabolisme de fosfoinositides al 1979. Es va observar per primera vegada que el metabolisme podia estar relacionat amb variacions de Ca2+ al citosol. Pocs anys després es va aconseguir purificar les primeres fosfolipases C com també es va identificar l'IP3 com a segon missatger implicat en l'alliberament de calci al citosol provinent del reticle endoplasmàtic.
La PLC va patir un canvi de paradigma quan es van descobrir diferents isòmers de PLCs de diferents mides i diferents subdominis, PLC-I, PLC-II, PLC-III com també es van trobar diferents tipus de PLC en diverses espècies. Anys després es varen batejar els diferents tipus de fosfolipases C segons l'alfabet grec i se’n van descobrir tres tipus més: ε, ζ, η, que, tot i fer la mateixa funció, s'activen de diferents maneres: mitjançant receptors acoblats a proteïnes G, ja sigui per receptors amb activitat de tirosina cinasa (RTK) o per Ca2+ intracel·lular.
Tipus de Fosfolipasa C miniatura|380x380px|Esquema dels dominis dels diferents tipus de Fosfolipasa CA part d'una varietat de dominis específics per cada família, totes les PLC menys la ζ comparteixen quatre dominis estructurals. La ζ no té el domini PH.
En la majoria d'elles, la connectivitat de senyalització segueix molt lligada a la proteïna-G.
Fosfolipasa β (PLC β) Les proteïnes per aquesta família inclouen Gα i Gβγ com també petites GTPases ja que és aquesta la que defineix les regions específiques en l'autoinhibició i les interaccions amb proteïnes de regulació específiques. Té un important rol en el sistema cardiovascular, on el seu desfassament pot provocar hipertrofia.
PCLB1 (β1): S'expressa en molts llocs i en alts nivells al còrtex cerebral i a l'hipocamp. S'enllaça amb els “muscarinic cholineric receptors” en ratolins. Activat per Gαq/11. PCLB2 (β2): Expressió limitada a cèl·lules bronquials epitelials. La seva transducció es basa en el fet que el Ca2+ estimula l'entrada dels canals TRPM5. Activat per Rac GTPases. PCLB3 (β3): Activitat de la PLC no requerida per “myeloproliferative diesease”. Activat per Rac GTPases. PCLB4 (β4): Molt expressada al cerebel i s'adapta al receptor metabotròpic de glutamat.
Fosfolipasa 𝝳 (PLC 𝝳) Activador poc conegut. Hidrolitza l'enllaç fosfodièster distal dels fosfolípids. Mitjançant aquesta reacció, la PCL𝝳 allibera el grup de capçal del substrat fosfolípid i produeix PA. També catalitza la reacció de transfosfatidilació, que consisteix en l'intercanvi del grup de capçalera del substrat fosfolípid a un altre grup de capçalera, produint així un nou fosfolípid.
PCLD1 (δ1): Produeix molècules missatgeres diacilglicerol i inositol 1,4,5-trifosfat. És essencial per al desenvolupament de la placenta i dels trofoblasts. PCLD2 (δ2): Situat a la membrana plasmàtica i s'ha informat que participa en el tràfic de membranes i en nombroses vies de senyalització. PCLD3 (δ3): Imprescindible per al desenvolupament del trofoblast i de la placenta. Pot participar en la citocinesi hidrolitzant PIP2 al solc de trencament. PCLD4 (δ4): Cal per a la reacció d'acrosomes a l'esperma durant la fecundació, probablement actuant com un enzim important per a la mobilització intracel·lular de Ca2+ a la reacció d'acrosoma induïda per la zona pellucida. Pot tenir un paper en el creixement cel·lular. Modula la regeneració hepàtica en cooperació amb PKC nuclear. La sobreexpressió regula la via de senyalització i proliferació d'Erk. PCLD5 (δ5): Presenta un domini transmembrana, però fins ara no s'ha caracteritzat. A més, aquesta isoforma presenta substitucions no conservadores al seu lloc actiu. PCLD6 (δ6): Involucrada en la biogènesi dels RNAs que interactuen amb Piwi (piRNAs).
Fosfolipasa ɣ (PLC ɣ) Alta expressió a la medul·la òssia. Regula el desenvolupament i la funció de les cèl·lules hematopoètiques. Activats per la fosforilació de diversos receptors tirosina quinases. N'hi ha dos tipus, la PLCG1 i la PLCG2.
PLCG1 (γ1): S'utilitza per desenvolupar drogues contra el càncer. PLCG2 (γ2): És un efector crític de senyalització del receptor de cèl·lules pre-B (BCR), que és fonamental per al desenvolupament i la maduració de les cèl·lules B. Activat per Rac GTPases.
Fosfolipasa ε (PLC ε) Alta expressió al cor. Regula el desenvolupament i les funcions dels cardiomiòcits. Activat per GTPases: Ras, Rap, Rho.
PLCE1 (ε 1): PLCε es troba a la zona perinuclear i hidrolitza el substrat no canònic PI4P a l'aparell perinuclear de Golgi per generar DAG als cardiomiòcits. Aleshores, DAG activa la proteïna quinasa hipertròfica quinasa D (PKD).
Fosfolipasa 𝜁 (PLC 𝜁) Expressió específica en espermatozoides, el PLCζ té un paper crucial en la fecundació. PLCζ és la molècula clau derivada de l'esperma que indueix l'oscil·lació de Ca2+, que és fonamental per a l'activació dels òvuls durant la fecundació. Activador poc conegut.
PLC𝜁1 (ζ1): Es localitza a l'acrosoma dels espermatozoides
Fosfolipasa η (PLC η) Directament activat per la proteïna Gβɣ. Conté un domini PH, EF tàndem, barril catalític alfa beta, motius C2. La regió d'enllaç està composta per una cadena d'aminoàcids 100aa’ més gran que la δ. Alta implicació en l'amplificació de senyals transitòries de Ca2+. Gran presència d'ambdós tipus al cerbell. PLCη1 (η1): Distribuït entre fraccions de membrana i citosòliques. PLCη2 (η2): Poden modular l'exocitosi de partícules quan els nivells de Ca2+ són alts. Conté un domini PH, EF tàndem, barril catalític α/β, motius C2. Molt present a les cèl·lules piramidals de l'hipocamp, còrtex cerebral i cèl·lules epitelials. El domini PH és el que s'uneix amb les proteïnes citosòliques.
Distribució En aquestes figures podem observar l'expressió tissular de les proteïnes PLCβ1, PLCβ2, PLCβ3, PLCβ4, PLCγ1, PLCγ2, PLCδ1, PLCδ3, PLCδ4, PLCε, PLCPη1 i PLCη2, analitzat pel projecte "The Human Protein Atles". miniatura|417x417px|PLCδ1, PLCδ3, PLCδ4,miniatura|383x383px|PLCβ1, PLCβ2, PLCβ3|esquerraminiatura|387x387px|PLCβ4, PLCγ1, PLCγ2|esquerra
miniatura|417x417px|PLCε, PLCPη1, PLCη2
Estructura L'estructura de les fosfolipases és particular per a cada tipus isozim. Tot i així, té una estructura nuclear present en tots els isozims: miniatura|Estructura de la fosfolipasa.
Barril catalític α / β: S'encarrega de les funcions de catàlisi de les fosfolipases. El barril catalític es forma a partir de les regions X (147 residus) i Y (118 residus). El domini està format per α-hèlixs i làmines β. S'assembla a una triosa fosfat isomerasa (TIM) incompleta. Els residus catalítics es troben en l'extrem del barril, que està parcialment vorejat per residus hidrofòbics. Està format per una cavitat poc profunda a l'extrem carboxi-terminal. La punta forma una estructura semblant a un broc que pot permetre l'entrada i sortida dels reactius o productes a la superfície de la membrana. La seqüència que uneix les meitats X i Y del barril (43 residus) està molt desordenada i no forma part integral de l'estructura, tot i que pot tenir una funció reguladora important. Domini d'homologia de la pleckstrina (PH): Domini que s'encarrega d'unir la fosfolipasa C als fosfolípids translocant la proteïna cap a la membrana. La majoria dels PLC eucariotes tenen un sol domini PH de 130 residus situats a la regió amino-terminal. A vegades té un motiu PH addicional, que es troba a la regió Z de PLC-γ1 i -γ2, es divideix en dos dominis SH2 i un sol domini SH3. Les seqüències de PH no es conserven bé entre els PLC, la qual cosa suggereix la seva associació amb la regulació específica del subtipus. Curiosament, alguns PLC no tenen domini PH. Quatre dominis de mà EF tàndem: Domini que s'encarrega de captar el calci. Les isoformes PLC tenen fins a quatre motius de mà EF, cadascun consistint en una estructura d'hèlix-bucle-hèlix. Els motius es divideixen en lòbuls parells. La interessant juxtaposició al barril α / β catalític suggereix que el segon lòbul no forma part d'un interruptor de calci, sinó que és una part integral de l'estructura central de l'enzim. De fet, les deleccions en aquesta regió inactiven completament el PLC-δ1 de mamífers. Motius C2: Motiu que s'encarrega de dirigir les PLC cap a la membrana cel·lular. Els motius C2 (120 residus) s'han identificat sobretot en proteïnes funcionals en vies de senyalització lipídica. Consten de vuit làmines β antiparal·leles disposades com a sandvitx. És a dir, es poden superposar les seves cadenes principals. Tres bucles en un extrem del sandvitx β formen els llocs d'unió de fins a tres ions calci. Les regions d'unió al calci del domini δ1C2, designades (CBR) 1, 2 i 3, es conserven bé a les diverses isoformes que es troben en organismes que van des dels llevats fins als humans, suggerint que s'ha mantingut alguna funció important.
Funcionament i implicacions biològiques Activació Totes les fosfolipases C mostren el mateix comportament enzimàtic, ja que en última instància totes produeixen DAG i IP3. Però els seus mecanismes d'activació són diferents segons la isoforma en particular. En absència d'estimulació, les PLC es mantenen en una activitat relativament feble perquè estan regulades per un mecanisme d'autoinhibició exercit per la regió que separa el domini X de l'Y al nivell del seu cor catalític: l'enllaç X/Y. Sota l'activació, per exemple, de les proteïnes G o Ca2+, les PLC s'uneixen a la membrana per via del seu domini PH. Un cop les PLC es troben ancorades a la membrana els fosfolípids de membrana poden repèler l'enllaç X/Y, que allibera el centre catalític que permet l'hidròlisi de la PIP2.
Activació de la PLC per l'activitat tirosina-cinases