17.4: Fosfoinositidi e PIP

I fosfoinositidi sono un gruppo di fosfolipidi contenenti uno scheletro di glicerolo con due catene di acidi grassi e un fosfato attaccato a un anello di zucchero mioinositolo. La testa dell'inositolo si estende nel citoplasma, dove viene modificata aggiungendo gruppi fosfato per formare fosfatidilinositolo fosfati o PIP.

Diversi fosfoinositidi vengono sintetizzati e reclutati sulla faccia citosolica della membrana plasmatica. La localizzazione di specifici fosfoinositidi concentrati in compartimenti separati della membrana conferisce “identità superficiale” alla membrana cellulare. Le teste fosforilate dei PIP sono riconosciute e legate da particolari proteine, comprese le proteine che aiutano nell'assemblaggio del rivestimento delle vescicole.

Ad esempio, il lato citosolico della membrana plasmatica ha alte concentrazioni di PI(4,5)P2, che aiuta a reclutare proteine come dinamina e AP2 per l'endocitosi mediata dalla clatrina. PI(4,5)P2 viene rapidamente formato e distrutto da enzimi localizzati in punti particolari e in momenti specifici. Ciò aiuta a controllare i tempi precisi della formazione delle vescicole rivestite di clatrina. Una volta che la vescicola rivestita si stacca dalla membrana plasmatica durante l'endocitosi, PI(4,5)P2 viene distrutta dal sito.

Molti di questi PI sono coinvolti nelle vie secretorie o endocitiche, come il PI(3)P localizzato negli endosomi precoci e nelle vescicole intraluminali degli endosomi tardivi, il PI(4)P localizzato nel TGN, nei granuli secretori e nelle vescicole sinaptiche; e PI(3,5)P2 localizzato sulla membrana limite dell'endosoma tardivo.

I fosfatidilinositoli o PI sono lipidi legati alla membrana che fanno parte delle vie di segnalazione che regolano il traffico di membrana. Possono essere fosforilati nelle posizioni di carbonio-3, carbonio-4 e carbonio 5 - degli anelli di zucchero dell'inositolo per produrre diversi fosfoinositidi o PIP.

Ogni organello ha il proprio insieme di enzimi per catalizzare la rapida interconversione di PI e PIP attraverso la fosforilazione e la defosforilazione. Attraverso tali modifiche, questi enzimi controllano localmente il rapido legame delle proteine a una membrana.

La distribuzione dei PIP varia tra gli organelli e tra le regioni di una membrana continua, definendo domini di membrana specializzati che conferiscono un'identità di superficie unica.

Ogni particolare tipo di PIP recluta proteine specifiche che attaccano i loro gruppi di testa attraverso i loro domini di legame PIP. Il legame delle proteine è controllato localmente da enzimi come la PI chinasi , la PIP chinasi e la PIP fosfatasi.

Ad esempio, la PI chinasi converte il fosfatidilinositolo 4-fosfato in fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato, che può legare la proteina adattatrice AP2 sulla faccia citosolica della membrana plasmatica. Questa interazione cambia la conformazione del PIP, consentendo alla membrana di piegarsi ed esporre i siti di legame dei recettori cargo incorporati.

Una volta caricate le molecole solubili di carico, le vescicole formate sono pronte a germogliare dalla membrana plasmatica.