Инозитолфосфат

Инозитолфосфаты представляют собой группу от моно- до гексафосфорилированных инозитолов. Каждая форма инозитолфосфата отличается положением фосфатных групп и их количеством в инозитольном кольце.

Инозитол

Фосфатная группа

Среди инозитолфосфатов выделяют:

• инозитолмонофосфат (IP)
• инозитолбисфосфат (IP₂)
• инозитолтрифосфат (IP₃)
• инозитолтетрафосфат (IP4)
• инозитолпентакисфосфат (IP₅)
• инозитолгексафосфат (IP₆), также известный как фитиновая кислота или фитат (в виде соли).

Серия реакций фосфорилирования и дефосфорилирования осуществляется по меньшей мере 19 фосфоинозитидкиназами и 28 ферментами фосфоинозитидфосфатазами^[1], что позволяет осуществлять взаимное преобразование между инозитолфосфатными соединениями в зависимости от потребностей клеток.

Инозитолфосфаты могут быть растворимыми или нерастворимыми в зависимости от их химической структуры. Нерастворимые инозитолфосфаты часто называют фосфоинозитидами или PtdInsP, и их можно обнаружить связанными с субклеточными мембранами или в ядерных субдоменах. PIP2 (также известный как фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат или PtdIns(4,5)P2) обладает гидрофобной природой и, таким образом, остаётся прикреплённым к плазматической мембране клетки. Растворимые инозитолфосфаты, такие как IP3 (Ins(1,4,5)P3), способны растворяться в цитоплазме клеток, что способствует его ключевую роли в качестве вторичного посредника в путях передачи сигнала^[2].

Инозитолфосфаты играют ключевую роль в различных путях передачи сигнала, ответственных за рост и дифференцировку клеток, апоптоз, репарацию ДНК, экспорт РНК и регенерацию АТФ.

Функции

Инозитолтрифосфат

Сигнальный путь инозитол-фосфолипид

Инозитол-фосфолипидный сигнальный путь отвечает за генерацию IP3 посредством расщепления фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфата (PIP2), обнаруженного в липидном бислое плазматической мембраны, посредством G-белков (Gq) и фосфолипазы C-β. Растворимый IP₃ способен быстро диффундировать в цитозоль и связываться с рецептором инозитолтрифосфата (InsP3Rs), расположенным в эндоплазматическом ретикулуме. В результате связывания с рецептором, из эндоплазматического ретикулума будут высвобождаться высокие концентрации кальция, служащие быстрым и мощным сигналом для различных клеточных процессов. Здесь IP₃ функционирует как вторичный мессенджер, ответственный за активацию InsP3R, которые служат точкой соединения для нескольких путей передачи сигнала^[1].

Дополнительная литература: Функция кальция в организме человека.

Другие функции

Инозитол-тетра-, пента- и гексафосфаты участвуют в экспрессии генов^[3][4].

Инозитолгексафосфат

Инозитолгексафосфат (IP₆) является наиболее распространённым из обнаруженных изомеров инозитолфосфата. IP₆ участвует в различных биологических действиях, таких как нейротрансмиссия, иммунный ответ, регуляция белков киназы и фосфатазы, а также активация кальциевых каналов^[1]. IP6 также участвует в регенерации АТФ, наблюдаемой в растениях, а также в экзоцитозе инсулина в β-клетках поджелудочной железы.

Инозитолгексафосфат также способствует образованию шестиспирального пучка и сборке незрелой решётки Gag ВИЧ-1. IP₆ образует ионные контакты с двумя кольцами остатков лизина в центре гексамера Gag. Затем протеолитическое расщепление открывает альтернативный сайт связывания, где взаимодействие IP₆ способствует сборке зрелой капсидной решётки. Эти исследования определяют IP₆ как встречающуюся в природе небольшую молекулу, которая способствует как сборке, так и созреванию ВИЧ-1^[5].