Budowa, funkcje, synteza i metabolizm sfingomieliny

2656
Robert Johnston

Plik sfingomielina jest najbardziej rozpowszechnionym sfingolipidem w tkankach zwierzęcych: jego obecność stwierdzono we wszystkich badanych do tej pory błonach komórkowych. Wykazuje podobieństwa strukturalne do fosfatydylocholiny w zakresie polarnej grupy głowy, dlatego też zaliczany jest do fosfolipidów (fosfosfingolipidów).

XIX wieku naukowiec Johann Thudichum wyodrębnił z tkanki mózgowej składnik lipidowy rozpuszczalny w eterze i nazwał go sfingomieliną. Później, w 1927 roku, strukturę tego sfingolipidu podano jako N-acylo-sfingozyna-1-fosfocholina.

Struktura sfingomieliny (źródło: Jag123 z angielskiej Wikipedii. [Domena publiczna], za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Podobnie jak inne sfingolipidy, sfingomielina pełni zarówno funkcje strukturalne, jak i komórkowe, i jest szczególnie obfita w tkankach nerwowych, szczególnie w mielinie, otoczce, która zakrywa i izoluje aksony niektórych neuronów.

Jego dystrybucję badano poprzez frakcjonowanie subkomórkowe i eksperymenty degradacji enzymatycznej ze sfingomielinazami, a wyniki wskazują, że ponad połowa sfingomieliny w komórkach eukariotycznych znajduje się w błonie plazmatycznej. Zależy to jednak od typu komórki. Na przykład w fibroblastach stanowi prawie 90% wszystkich lipidów.

Rozregulowanie procesów syntezy i metabolizmu tego lipidu prowadzi do rozwoju złożonych patologii lub lipidozy. Przykładem tego jest dziedziczna choroba Niemanna-Picka, charakteryzująca się powiększeniem wątroby i śledziony oraz postępującą dysfunkcją neurologiczną.

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcje
    • 2.1 -Znak
    • 2.2 -Structure
  • 3 Synteza
  • 4 Metabolizm
  • 5 Referencje

Struktura

Sfingomielina to amfipatyczna cząsteczka złożona z głowy polarnej i dwóch ogonów niepolarnych. Grupa polarna głowy jest cząsteczką fosfocholiny, więc może wyglądać podobnie do glicerofosfolipidu fosfatydylocholiny (PC). Istnieją jednak zasadnicze różnice dotyczące obszaru międzyfazowego i hydrofobowego między tymi dwiema cząsteczkami..

Najczęstszą zasadą w cząsteczce sfingomieliny ssaków jest ceramid, złożony z sfingozyny (1,3-dihydroksy-2-amino-4-oktadekenu), który ma podwójne wiązanie w przeł między atomami węgla w pozycjach 4 i 5 łańcucha węglowodorowego. Jej nasycona pochodna, sfinganina, jest również powszechna, ale występuje w mniejszym stopniu.

Długość hydrofobowych ogonów sfingomieliny waha się od 16 do 24 atomów węgla, a skład kwasów tłuszczowych różni się w zależności od tkanki.

Na przykład sfingomieliny w istocie białej ludzkiego mózgu zawierają kwas nerwowy, te z istoty szarej zawierają głównie kwas stearynowy, a przeważającą postacią w płytkach krwi jest arachidonian..

Generalnie istnieje rozbieżność w długości między dwoma łańcuchami kwasów tłuszczowych sfingomieliny, co wydaje się sprzyjać zjawisku „interdigitation” między węglowodorami w przeciwnych monowarstwach. Zapewnia to membranie szczególną stabilność i szczególne właściwości w porównaniu z innymi membranami, które są gorsze w tym sfingolipidzie..

W obszarze międzyfazowym cząsteczki sfingomielina ma grupę amidową i wolny hydroksyl przy węglu 3, który może służyć jako donory i akceptory wiązań wodorowych dla wiązań wewnątrz- i międzycząsteczkowych, ważnych w definiowaniu domen bocznych i interakcji. Z różnymi rodzaje cząsteczek.

funkcje

-Sygnalizacja

Produkty metabolizmu sfingozyny - ceramid, sfingozyna, 1-fosforan sfingozyny i diacyloglicerol - są ważnymi efektorami komórkowymi i odgrywają rolę w wielu funkcjach komórkowych, takich jak między innymi apoptoza, rozwój i starzenie się, sygnalizacja komórkowa..

-Struktura

Dzięki trójwymiarowej „cylindrycznej” strukturze sfingomieliny lipid ten może tworzyć bardziej zwarte i uporządkowane domeny błonowe, co ma ważne implikacje funkcjonalne z punktu widzenia białka, ponieważ może tworzyć specyficzne domeny dla niektórych integralnych białek błonowych.

W lipidowych „tratwach” i caveolae

Tratwy lipidowe, fazy błony lub uporządkowane mikro-domeny sfingolipidów, takie jak sfingomielina, niektóre glicerofosfolipidy i cholesterol, stanowią stabilne platformy dla asocjacji białek błonowych o różnych funkcjach (receptory, transportery itp.).

Caveolae to wgłębienia błony komórkowej, które rekrutują białka z kotwicami GPI i są również bogate w sfingomielinę.

W odniesieniu do cholesterolu

Cholesterol ze względu na swoją sztywność strukturalną znacząco wpływa na strukturę błon komórkowych, szczególnie w aspektach związanych z płynnością, dlatego jest uważany za pierwiastek niezbędny.

Ponieważ sfingomieliny posiadają zarówno donory, jak i akceptory wiązań wodorowych, uważa się, że są one zdolne do tworzenia bardziej „stabilnych” interakcji z cząsteczkami cholesterolu. Dlatego mówi się, że istnieje dodatnia korelacja między poziomem cholesterolu i sfingomieliny w błonach..

Synteza

Synteza sfingomieliny zachodzi w kompleksie Golgiego, gdzie ceramid transportowany z retikulum endoplazmatycznego (ER) jest modyfikowany przez przeniesienie cząsteczki fosfocholiny z fosfatydylocholiny, z jednoczesnym uwolnieniem cząsteczki diacyloglicerolu. Reakcja jest katalizowana przez syntazę SM (ceramid: fosfatydylocholina fosfocholina transferaza).

Istnieje również inny szlak do produkcji sfingomieliny, który może nastąpić poprzez przeniesienie fosfoetanoloaminy z fosfatydyloetanoloaminy (PE) do ceramidu, z późniejszą metylacją fosfoetanoloaminy. Uważa się, że jest to szczególnie ważne w niektórych tkankach nerwowych bogatych w PE..

Syntaza sfingomieliny znajduje się po luminalnej stronie błony kompleksu Golgiego, co jest zgodne z dodatkowym cytoplazmatycznym umiejscowieniem sfingomieliny w większości komórek.

Ze względu na charakterystykę polarnej grupy sfingomieliny i pozorny brak specyficznych translokaz, topologiczna orientacja tego lipidu zależy od syntazy enzymatycznej..

Metabolizm

Degradacja sfingomieliny może wystąpić zarówno w błonie komórkowej, jak iw lizosomach. Hydroliza lizosomalna do ceramidu i fosfocholiny zależy od kwaśnej sfingomielinazy, rozpuszczalnej lizosomalnej glikoproteiny, której aktywność ma optymalne pH około 4,5.

Hydroliza w błonie komórkowej jest katalizowana przez sfingomielinazę, która działa przy pH 7,4 i która do działania wymaga dwuwartościowych jonów magnezu lub manganu. Inne enzymy zaangażowane w metabolizm i recykling sfingomieliny znajdują się w różnych organellach, które łączą się ze sobą poprzez pęcherzykowe szlaki transportowe..

Bibliografia

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T. E. (1999). Sfingomielina: aspekty biofizyczne. Chemia i fizyka lipidów, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J. i Hakomori, S. (1983). Biochemia sfingolipidów. (D. Hanahan, red.), Podręcznik badań lipidów 3 (1st ed.). Plenum Press.
  3. Koval, M. i Pagano, R. (1991). Transport wewnątrzkomórkowy i metabolizm sfingomieliny. Biochimic, 1082, 113-125.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (Wyd. 5). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D. E., Fensom, A. H., Higaki, K.,… Vanier, M. T. (2001). Choroba Niemanna-Picka typu C: widmo mutacji HE1 i korelacje genotyp / fenotyp w grupie NPC2. Jestem J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Właściwości błonowe sfingomielin. Listy FEBS, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sfingomielina - interakcje cholesterolu w błonach biologicznych i modelowych. Chemia i fizyka lipidów, 102, 13-27.
  8. Vance, J. E. i Vance, D. E. (2008). Biochemia lipidów, lipoprotein i błon. W New Comprehensive Biochemistry Vol.36 (4. wyd.). Elsevier.

Jeszcze bez komentarzy