Sfingomüeliini struktuur, funktsioonid, süntees ja ainevahetus



The sfingomüeliin See on loomsetes kudedes kõige sagedasem sfingolipiid: selle olemasolu on tõestatud kõigis seni uuritud rakumembraanides. Sellel on struktuursed sarnasused polaarpea rühmas oleva fosfatidüülkoliiniga, seega klassifitseeritakse see ka fosfolipiidiks (fosforpingolipiid)..

1880. aastate kümnendil eraldas teadlane Johann Thudichum aju kudedes eeterlahustuva lipiidikomponendi ja nimetas seda sfingomüeliiniks. Hiljem, 1927. aastal teatati selle sfingolipiidi struktuurist kui N-atsüül-sfingosiin-1-fosfoliinist.

Sarnaselt teiste sfingolipiididega on sfingomüeliinil nii struktuursed kui ka rakulised signalisatsioonifunktsioonid ning see on eriti rikkalik närvikoes, eriti müeliinis, mantel, mis katab ja eraldab teatud neuronite aksonid.

Selle jaotumist on uuritud subtsellulaarse fraktsioneerimise ja sfingomüelinaasidega ensümaatilise lagunemise katsetega ning tulemused näitavad, et rohkem kui pool efarüootsetes rakkudes sisalduvast sfingomüeliinist leidub plasmas. Kuid see sõltub rakutüübist. Näiteks fibroblastides moodustab see peaaegu 90% lipiidide koguarvust.

Selle lipiidi sünteesi ja metabolismi protsesside dereguleerimine toob kaasa komplekssete patoloogiate või lipiidide tekkimise. Nende näiteks on pärilik Niemann-Picki haigus, mida iseloomustab hepatosplenomegaalia ja progresseeruv neuroloogiline düsfunktsioon.

Indeks

  • 1 Struktuur
  • 2 Funktsioonid
    • 2.1 - signaalimine
    • 2.2. Struktuur
  • 3 Kokkuvõte
  • 4 Ainevahetus
  • 5 Viited

Struktuur

Sphingomüeliin on amfipaatne molekul, mis koosneb polaarsest peast ja kahest apolaarsest sabast. Polaarpeagrupp on fosforoliini molekul, mistõttu võib see sarnaneda glütserofosfolipiidfosfatidüülkoliiniga (PC). Kuid nende kahe molekuli vahel on liidese ja hüdrofoobse piirkonna vahel olulisi erinevusi.

Kõige tavalisem alus imetaja sfingomüeliini molekulis on tseramiid, mis koosneb sfingosiinist (1,3-dihüdroksü-2-amino-4-oktadekeenist), millel on trans-positsioonide kaksikside positsioonide 4 ja 3 süsinikuaatomite vahel. 5 süsivesiniku ahel. Samuti on levinud selle küllastunud derivaat, sfinganiin, kuid see on väiksem.

Sfingomüeliini hüdrofoobse saba pikkus on 16 kuni 24 süsinikuaatomit ja rasvhapete koostis varieerub sõltuvalt koest..

Inimese aju valget ainet sisaldavad sfingomüeliinid omavad närvilist hapet, halli aine sisaldavad peamiselt stearhapet ja levinud vorm trombotsüütides on arahhidonaat..

Üldiselt on kahe sfingomüeliini rasvhappe ahela pikkuse vahel erinevused, mis näivad eelistavat "interdigitatsiooni" nähtusi süsivesinike vahel vastupidistes monokihides. See annab membraanile erilise stabiilsuse ja erilised omadused selle sfingolipiidi teiste, halvemate membraanide suhtes..

Molekuli liidese piirkonnas on sfingomüeliinil amiidrühm ja süsinik-3 vaba hüdroksüülrühm, mis võib olla vesiniksidemete doonorite ja aktseptoritena intra- ja molekulidevaheliste sidemete jaoks, mis on olulised külgdomeenide ja interaktsiooni määratlemisel. erinevate molekulidega.

Funktsioonid

-Tähised

Sfingosiini-seramiidi, sfingosiini, sfingosiin-1-fosfaadi ja diatsüülglütserooli metabolismi produktid on olulised rakulised efektorid ja annavad talle rolli mitmetes rakulistes funktsioonides, nagu apoptoos, areng ja vananemine, rakkude signaalimine..

-Struktuur

Tänu sfingomüeliini kolmemõõtmelisele "silindrilisele" struktuurile võib see lipiid moodustada kompaktsemaid ja järjestatud membraani domeene, millel on valgu seisukohast olulised funktsionaalsed tagajärjed, kuna nad võivad luua teatud integraalsete membraanvalkude jaoks spetsiifilisi domeene..

Lipiidide ja koobaste "parvedes"

Lipiidsed parved, membraanifaasid või sfingolipiidide mikroregistreeritud domeenid, nagu sfingomüeliin, mõned glütserofosfolipiidid ja kolesterool, kujutavad endast stabiilseid platvorme erinevate funktsioonidega membraanvalkude (retseptorid, transporterid jne) ühendamiseks..

Caveolae on plasmamembraani invaginatsioonid, mis värbavad valke GPI ankrute abil ja on samuti rikkalikud sfingomüeliinis..

Seoses kolesterooliga

Kolesterool mõjutab oma struktuurse jäikuse tõttu oluliselt rakumembraanide struktuuri, eriti voolavusega seotud aspektides, mistõttu seda peetakse oluliseks elemendiks.

Kuna sfingomüeliinidel on nii vesiniksideme doonorid kui aktseptorid, arvatakse, et nad on võimelised moodustama kolesterooli molekulidega rohkem "stabiilseid" koostoimeid. Seepärast on öeldud, et membraanide ja sfingomüeliini taseme vahel membraanides on positiivne korrelatsioon..

Süntees

Sfingomüeliini süntees toimub Golgi kompleksis, kus endoplasmaatilisest retikulumist (ER) transporditud tseramiidi modifitseeritakse fosfoliinimolekuli fosfatidüülkoliinist ülekandmisega koos samaaegse diatsüülglütserooli molekuli vabanemisega. Reaktsiooni katalüüsib SM süntaas (tseramiid: fosfatidüülkoliini fosfokoliini transferaas).

Samuti on olemas veel üks sfingomüeliini tootmistee, mis võib toimuda fosfotetüületanoolamiini (PE) fosfatanoolamiini kandmise teel ceramiidile, millele järgneb fosfoetanoolamiini metüülimine. Arvatakse, et see võib olla eriti oluline mõnes PE-rikas närvikoes.

Sfingomüeliini süntaasi leidub Golgi kompleksi membraani luminaalsel küljel, mis langeb kokku sfingomüeliini ekstra tsütoplasmaatilise asukohaga enamikus rakkudes..

Sfingomüeliini polaarse rühma omaduste ja spetsiifiliste translokaaside ilmse puudumise tõttu sõltub selle lipiidi topoloogiline orientatsioon ensüümi süntaasist..

Metabolism

Sfingomüeliini lagunemine võib toimuda nii plasmamembraanis kui ka lüsosoomides. Lüsosomaalne hüdrolüüs tseramiidiks ja fosfokoliiniks sõltub happelisest sfingomüelinaasist, lahustuvast lüsosomaalsest glükoproteiinist, mille aktiivsus on optimaalne pH umbes 4,5..

Hüdrolüüsi plasmamembraanis katalüüsib sfingomüelinaas, mis toimib pH 7,4 juures ja vajab kahevalentsete magneesiumi- või mangaanioonide toimimist. Muud sfingomüeliini ainevahetuses ja ringlussevõtus osalevad ensüümid on leitud erinevates organellides, mis on omavahel ühendatud vesikulaarsete transporditeede kaudu.

Viited

  1. Barenholz, Y. & Thompson, T. E. (1999). Sfingomüeliin: biofüüsikalised aspektid. Lipiidide keemia ja füüsika, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipiidide biokeemia. (D. Hanahan, ed.), Lipid Research'i käsiraamat 3 (esimene väljaanne). Plenum Press.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Sfingomüeliini intratsellulaarne transport ja metabolism. Biochimic, 1082, 113-125.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. väljaanne). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Niemann-Picki haigus Tüüp C: HE1 mutatsioonide ja genotüübi / fenotüübi korrelatsioonide spekter NPC2 rühmas. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Sfingomüeliinide membraanide omadused. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sfingomüeliin - kolesterooli koostoimed bioloogilistes ja mudelmembraanides. Lipiidide keemia ja füüsika, 102, 13-27.
  8. Vance, J. E., ja Vance, D.E. (2008). Lipiidide, lipoproteiinide ja membraanide biokeemia. New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. väljaanne). Elsevier.