Skramblase ialah protein yang bertanggungjawab dalam translokasi fosfolipid antara dua lapisan tunggal lipid dwilapisanmembran sel.[1][2][3] Pada manusia, skramblase (PLSCR) membentuk keluarga lima protein homolog yang dinamakan sebagai hPLSCR1-hPLSCR5. Skramblase ialah ahli keluarga umum pengangkut lipid transmembran yang dikenali sebagai flipase. Skramblase adalah berbeza daripada flipase dan flopase. Skramblase, flipase dan flopase ialah tiga jenis kumpulan enzim pengangkutan fosfolipid.[4] Lapisan dalam yang menghadap bahagian dalam sel mengandungi aminofosfolipid dan fosfatidiletanolamina yang bercas negatif. Lapisan luar yang menghadap persekitaran luar pula mengandungi fosfatidilkolina dan sfingomielin. Skramblase ialah enzim dalam membran sel yang boleh mengangkut (merawakkan) fosfolipid bercas negatif dari lapisan dalam ke luar, dan sebaliknya.
Ketika hPLSCR1, 3 dan 4 diekspresikan dalam pelbagai tisu dengan beberapa pengecualian, ekspresi hPLSCR2 hanya terhad kepada testis. hPLSCR4 pula tidak diekspresikan dalam limfosit darah periferi, manakala hPLSCR1 dan 3 tidak dikesan di dalam otak.[5] Walau bagaimanapun, kepentingan fungsi ekspresi gen pembezaan ini masih belum difahami. Walaupun gen dan mRNA hPLSCR5 memberikan bukti kewujudannya, protein masih belum diterangkan.
Protein skramblase mengandungi kawasan pemuliharaan yang mempunyai balang beta 12 untaian yang mengelilingi heliks alfa pusat.[6] Struktur ini menunjukkan persamaan dengan protein Tubby.
Aktiviti enzim skramblase bergantung kepada kepekatan kalsium yang terdapat di dalam sel. Kepekatan kalsium di dalam sel dalam keadaan normal adalah sangat rendah; oleh itu, skramblase mempunyai aktiviti yang rendah dalam keadaan rehat. Pengagihan semula fosfolipid dicetuskan oleh peningkatan kalsium sitosol, dan nampaknya bergantung kepada skramblase, menghasilkan pengagihan simetri fosfolipid bercas negatif antara kedua-dua lapisan lipid. Semua skramblase mengandungi domain pengikat Ca2+ seperti tangan EF yang mungkin bertanggungjawab bagi pengaktifan kalsium enzim. Aktiviti skramblase tidak memerlukan tenaga, bermakna tiada sumbangan adenosina trifosfat dalam proses tersebut.
Scramblases ialah protein kaya prolina, mempunyai banyak kumpulan sisteinil sulfhidril yang terdedah kepada pengubahsuaian. Pengoksidaan, penitrosilan dan penyumbatan kumpulan sulfhidril ini menghasilkan aktiviti skramblase yang dipertingkatkan. Pesakit dengan penyakit sel sabit mempamerkan sebahagian kecil daripada eritrosit dengan pendedahan serina fosfatidil yang dipertingkatkan secara menyimpang pada permukaannya. Oleh kerana eritrosit pesakit ini mempunyai tekanan oksidatif yang dipertingkatkan, ada kemungkinan bahawa peningkatan aktiviti skramblase mungkin memainkan peranan dalam etiologi penyakit. Tambahan pula, ia diakui baik bahawa kedua-dua spesies oksigen reaktif dan fluks Ca2+ intrasel mempengaruhi mitokondria pada permulaan program apoptosis. Pengubahsuaian sulfhidril PLSCR3 dalam mitokondria semasa apoptosis boleh menjadi pengawal atur utama yang memulakan laluan apoptosis intrinsik.
Struktur importin tetikus (kartun berwarna pelangi, terminal N = biru, terminus C = merah) mengikat jujukan penyetempatan nukleus skramblase PLSCR1 (tiub magenta; sebelah kiri rajah).[7]
Skramblase fosfolipid 1 (PLSCR1), protein pengikat lipid yang memasuki nukleus melalui NLS bukan klasik (257)GKISKHWTGI(266). Struktur urutan penyetempatan nukleus skramblase PLSCR1 yang dikomplekskan kepada importin ditentukan menggunakan pembelauan sinar-X dengan resolusi 2.20 Ångström.[7] Ia ditemui dalam kebanyakan mamalia termasuk manusia. Jujukan import tidak mempunyai regangan berterusan sisa bercas positif, dan ia diperkaya dengan sisa hidrofobik. Oleh itu, skramblase boleh mengangkut fosfolipid bercas negatif dari dalam sel ke luar sel. Struktur importin terdiri daripada banyak heliks alfa yang mempadukan protein ke dalam membran. Peranan importin adalah untuk memindahkan protein seperti skramblase ke dalam nukleus.
Penemuan baru-baru ini menunjukkan bahawa PLSCR3 terlibat dalam pengawalan biosintesis kardiolipin dalam mitokondria, dan ekspresi berlebihannya dalam sel kultur mengakibatkan peningkatan aktiviti kardiolipin sintase.[8][9] Oleh kerana kardiolipin disintesis di bahagian luminal membran mitokondria dalam, sebahagian besar kumpulan kardiolipin yang baru disintesis ini perlu dialihkan dari membran mitokondria dalam ke luar. PLSCR3 telah dicadangkan untuk terlibat dalam translokasi ini dari membran dalam ke luar, dan dianggap penting untuk mengekalkan seni bina mitokondria, jisim, dan potensi transmembran.
Penemuan baru-baru ini menunjukkan bahawa PLSCR3, dan PLSCR1 dalam tahap lebih rendah, adalah penting dalam kawal atur normal pengumpulan lemak pada tikus. Selain sel darah, PLSCR3 diekspresikan dalam tahap yang lebih tinggi dalam sel lemak dan otot yang terlibat secara aktif dalam metabolisme lemak. Tikus singkiran PLSCR3 menunjukkan pengumpulan lemak perut yang tidak betul, intoleransi glukosa, rintangan insulin dan dislipidema berbanding tikus terkawal. Sel lemak yang dikultur daripada tikus singkiran PLSCR3 telah dipenuhi dengan lipid neutral. Plasma darah tikus ini menunjukkan peningkatan paras lipoprotein tidak berketumpatan tinggi, kolesterol, trigliserida, asid lemak tidak terester dan leptin, tetapi kandungan adiponektin yang rendah. Pengumpulan lemak perut dengan pembentukan lemak adiposit yang membesar telah muncul sebagai faktor risiko utama permulaan diabetes jenis 2,[10] yang selalunya merupakan manifestasi gangguan metabolisme asas yang lebih luas yang disebut sebagai sindrom metabolisme. Kajian lanjut mengenai kawal atur metabolisme lipid oleh PLSCR adalah perlu untuk memahami risiko perkembangan penyakit serupa pada manusia apabila gen PLSCR bermutasi, yang membawa kepada ekspresi yang rosak dan/atau fungsi protein PLSCR.
Selepas pengaktifan (dalam platelet) atau kecederaan (dalam eritrosit, platelet, endotelium dan sel lain), sel tertentu mendedahkan fosfolipidfosfatidilserina di permukaannya dan bertindak sebagai pemangkin untuk mendorong lata penggumpalan. Pendedahan permukaan fosfatidilserina dianggap disebabkan oleh pengaktifan skramblase. Beberapa kompleks enzim lata penggumpalan darah seperti tenase dan protrombinase diaktifkan oleh pendedahan permukaan sel fosfatidilserina. Walau bagaimanapun, ahli keluarga skramblase PLSCR1 yang paling banyak dikaji telah terbukti rosak dalam translokasi fosfolipid apabila disusun semula menjadi proteoliposom secara in vitro. Walaupun kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa PLSCR1 tidak mencukupi atau tidak diperlukan dalam pengeluaran fosfatidilserina, penglibatan PLSCR1 dalam penggumpalan masih sukar difahami, menimbulkan persoalan tentang komponen membran tambahan dalam laluan pengeluaran. Sehingga kini, tiada laporan tersedia mengenai penglibatan mana-mana ahli PLSCR yang dikenal pasti dalam penggumpalan.
Kematian sel apoptosis dicirikan oleh lata kaspaseproteolisis yang terpancar sama ada daripada laluan ekstrinsik atau intrinsik. Laluan ekstrinsik dimulakan oleh reseptor kematian terikat membran yang membawa kepada pengaktifan kaspase 8, manakala laluan intrinsik dicetuskan oleh ubat-ubatan yang merosakkan DNA dan sinaran UV, yang membawa kepada penyahkutuban mitokondria dan pengaktifan kaspase 9 yang seterusnya. PLSCR sepatutnya memainkan peranan penting dalam kedua-dua tindak balas apoptosis intrinsik dan ekstrinsik yang dikaitkan antara satu sama lain melalui pengaktifan kaspase 8. Kaspase 8 yang diaktifkan menyebabkan belahan bahagian terminal amino protein sitosol Bid untuk menjana t-Bid yang ditranslokasikan ke dalam mitokondria semasa apoptosis. hPLSCR1 dan rakan setara mitokondria, hPLSCR3 difosforilkan oleh PKCδ semasa apoptosis yang disebabkan oleh PKC-δ. Walaupun akibat pemfosfoliran hPLSCR1 dan mekanisme tindakannya semasa tindak balas apoptosis selular masih tidak jelas, hPLSCR3 terfosforil dianggap memudahkan penyasaran mitokondria t-Bid, satu keperluan penting dalam apoptosis berantara kaspase 8. Serpihan t-Bid aktif ditunjukkan untuk menyetempat ke mitokondria melalui interaksi positif dengan kardiolipin. T-Bid yang diaktifkan ini mendorong pengaktifan protein Bax dan Bak untuk membentuk saluran sitokrom c yang memudahkan pembebasan sitokrom c semasa apoptosis.
Peristiwa morfologi awal dalam kedua-dua laluan apoptosis ekstrinsik dan intrinsik ialah pendedahan permukaan fosfolipidfosfatidilserina, kira-kira 96% daripadanya biasanya berada dalam risalah sitosolik membran plasma. Fosfatidilserina dialihkan ke lapisan eksoplasma dengan pengaktifan skramblase, membawa kepada sifat progumpal dan memberikan isyarat fagositosis kepada makrofaj yang menelan dan membersihkan sel berapoptosis. Penglibatan protein lain dalam membantu aktiviti perawakan juga tidak boleh diketepikan.
^"Identifying the links between obesity, insulin resistance and beta-cell function: potential role of adipocyte-derived cytokines in the pathogenesis of type 2 diabetes". Eur. J. Clin. Invest. 32 (Suppl 3): 24–34. June 2002. doi:10.1046/j.1365-2362.32.s3.4.x. PMID12028372.
