Sphingomyelinova struktura, funkcije, sinteza in presnova



The sphingomyelin To je najobsežnejši sfingolipid v živalskih tkivih: njegova prisotnost je dokazana v vseh do sedaj raziskanih celičnih membranah. Ima strukturne podobnosti s fosfatidilholinom v skupini polarne glave, zato je tudi razvrščen kot fosfolipid (fosfosfingolipid)..

V desetletju osemdesetih let 20. stoletja je znanstvenik Johann Thudichum iz možganskega tkiva izoliral lipidno komponento, ki je topna v etru, in jo poimenovala sfingomyelin. Kasneje, leta 1927, je bila struktura tega sfingolipida opisana kot N-acil-sfingozin-1-fosfoholin.

Tako kot drugi sfingolipidi ima tudi sfingomyelin strukturne in celične signalne funkcije in je še posebej bogat v živčnih tkivih, zlasti v mielinu, plašču, ki pokriva in izolira aksone nekaterih nevronov..

Njegovo porazdelitev so preučevali s poskusi subceličnega frakcioniranja in encimske razgradnje s sfingomielinazami, rezultati pa kažejo, da je več kot polovica sfingomyelina v evkariontskih celicah najdena v plazemski membrani. Vendar pa je odvisno od vrste celice. V fibroblastih, na primer, predstavlja skoraj 90% vseh lipidov.

Deregulacija procesov sinteze in presnove tega lipida vodi do razvoja kompleksnih patologij ali lipidoze. Primer tega je dedna Niemann-Pickova bolezen, za katero so značilni hepatosplenomegalija in progresivna nevrološka disfunkcija..

Indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcije
    • 2.1 - Signalizacija
    • 2.2 - Struktura
  • 3 Povzetek
  • 4 Presnova
  • 5 Reference

Struktura

Sphingomyelin je amfipatska molekula, sestavljena iz polarne glave in dveh nepolarnih repov. Skupina polarne glave je molekula fosfoholina, zato je lahko podobna glicerofosfolipidnemu fosfatidilholinu (PC). Vendar obstajajo bistvene razlike glede medfazne in hidrofobne regije med tema dvema molekulama.

Najpogostejša baza v molekuli sfingomyelina sesalcev je ceramid, sestavljen iz sfingozina (1,3-dihidroksi-2-amino-4-oktadecen), ki ima dvojno vez v trans med ogljiki pozicij 4 in 5 verige ogljikovodikov. Njen nasičen derivat, sfinganin, je prav tako pogost, vendar ga najdemo v manjšem deležu.

Dolžina hidrofobnih repov sfingomyelina je od 16 do 24 atomov ogljika in sestava maščobnih kislin se spreminja glede na tkivo.

Sfingomyelini bele snovi človeških možganov imajo na primer nervonsko kislino, siva snov vsebuje predvsem stearinsko kislino, prevladujoča oblika v trombocitih pa je arahidonat..

Običajno obstaja razlika v dolžini med dvema verižema sfingomyelina maščobnih kislin, za katere se zdi, da daje prednost "pojavom" med ogljikovodiki v nasprotnih monolahih. To membrani zagotavlja posebno stabilnost in posebne lastnosti glede na druge, slabše membrane v tem sfingolipidu..

V medfaznem območju molekule ima sfingomyelin amidno skupino in prosti hidroksil v ogljiku 3, ki lahko služi kot donorji in akceptorji vodikovih vezi za intra- in intermolekularne vezi, pomembne pri definiciji stranskih domen in interakciji. z različnimi vrstami molekul.

Funkcije

-Oznake

Produkti presnove sfingozina -ceramida, sfingozina, sfingozina 1-fosfata in diacilglicerola so pomembni celični efektorji in mu dajejo vlogo v več celičnih funkcijah, kot so apoptoza, razvoj in staranje, med drugim celično signaliziranje..

-Struktura

Zaradi tridimenzionalne "cilindrične" strukture sfingomyelina lahko ta lipid tvori bolj kompaktne in urejene membranske domene, ki imajo pomembne funkcionalne posledice z vidika proteina, saj lahko vzpostavijo specifične domene za nekatere celostne membranske proteine..

V "splavih" za lipide in ožilje

Lipidni splavi, membranske faze ali mikro-urejene domene sfingolipidov, kot so sfingomyelin, nekateri glicerofosfolipidi in holesterol, predstavljajo stabilne platforme za povezavo membranskih proteinov z različnimi funkcijami (receptorji, transporterji itd.).

Caveolae so invaginacije plazemske membrane, ki obnavljajo beljakovine z GPI sidri in so tudi bogate s sfingomyelinom..

V zvezi s holesterolom

Holesterol zaradi strukturne togosti bistveno vpliva na strukturo celičnih membran, zlasti na vidike, povezane s fluidnostjo, zato se šteje za bistveni element..

Ker imajo sfingomyelini tako donorje in akceptorje vodikove vezi, se domneva, da so sposobni tvoriti bolj "stabilne" interakcije s molekulami holesterola. Zato je rečeno, da obstaja pozitivna korelacija med nivoji holesterola in sfingomyelina v membranah..

Sinteza

Sinteza sfingomyelina se pojavi v Golgijevem kompleksu, kjer se ceramid, ki se prenaša iz endoplazmatskega retikuluma (ER), spremeni s prenosom molekule fosfoholina iz fosfatidilholina s sočasno sproščanjem molekule diacilglicerola. Reakcijo katalizira SM sintaza (ceramid: fosfatidilholin fosfoholin transferaza).

Obstaja tudi druga pot proizvodnje sfingomilina, ki se lahko pojavi s prenosom fosfoetanolamina iz fosfatidiletanolamina (PE) v ceramid, z naknadnim metiliranjem fosfoetanolamina. Menijo, da je to lahko še posebej pomembno v nekaterih živčnih tkivih, bogatih z PE.

Sphingomyelin synthase najdemo na luminalni strani membrane Golgijevega kompleksa, ki sovpada z dodatno citoplazmatsko lokacijo sfingomyelina v večini celic..

Zaradi značilnosti polarne skupine sfingomyelina in navidezne odsotnosti specifičnih translocaz je topološka orientacija tega lipida odvisna od encimske sintaze..

Presnova

Razgradnja sfingomyelina se lahko pojavi tako v plazemski membrani kot v lizosomih. Lizosomska hidroliza do ceramida in fosfoholina je odvisna od kislega sfingomyelinaze, topnega lizosomalnega glikoproteina, katerega aktivnost ima optimalni pH okoli 4,5..

Hidroliza v plazemski membrani je katalizirana s sfingomilinazo, ki deluje pri pH 7,4 in zahteva delovanje dvovalentnih magnezijevih ali manganovih ionov. Drugi encimi, ki sodelujejo pri presnovi in ​​recikliranju sfingomyelina, najdemo v različnih organelih, ki so med seboj povezani preko vezikularnih transportnih poti..

Reference

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T.E. (1999). Sphingomyelin: biofizikalni vidiki. Kemija in fizika lipidov, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sfingolipidna biokemija. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1. izd.). Plenum Press.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Medcelični transport in presnova sfingomyelina. 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. izd.). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Niemann-Pick-ova bolezen tipa C: spekter mutacij HE1 in korelacije genotipov / fenotipov v skupini NPC2. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membranske lastnosti sfingomyelinov. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Interakcije sfingomilin-holesterola v bioloških in modelnih membranah. Kemija in fizika lipidov, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Biokemija lipidov, lipoproteinov in membran. In New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.