Struktura, funkcje, synteza i metabolizm sfingomieliny



The sfingomielina Jest to najliczniejszy sfingolipid w tkankach zwierzęcych: jego obecność udowodniono we wszystkich badanych do tej pory błonach komórkowych. Ma podobieństwa strukturalne do fosfatydylocholiny w grupie głowy polarnej, więc jest również klasyfikowane jako fosfolipid (fosfofingolipid).

W dekadzie lat 80. XIX wieku naukowiec Johann Thudichum wyizolował rozpuszczalny w eterze składnik lipidowy z tkanki mózgowej i nazwał go sfingomieliną. Później, w 1927 roku, struktura tego sfingolipidu została opisana jako N-acylo-sfingozyna-1-fosfocholina.

Podobnie jak inne sfingolipidy, sfingomielina ma zarówno funkcje sygnalizacji strukturalnej, jak i komórkowej, i jest szczególnie obfita w tkankach nerwowych, szczególnie w mielinie, osłonie, która pokrywa i izoluje aksony niektórych neuronów.

Jego dystrybucja została zbadana poprzez eksperymenty frakcjonowania subkomórkowego i degradacji enzymatycznej 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% całkowitych lipidów.

Deregulacja procesów syntezy i metabolizmu tego lipidu prowadzi do rozwoju złożonych patologii lub lipidozy. Przykładem tego jest dziedziczna choroba Niemanna-Picka, charakteryzująca się hepatosplenomegalią i postępującą dysfunkcją neurologiczną.

Indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcje
    • 2.1 - Sygnalizacja
    • 2.2 -Struktura
  • 3 Podsumowanie
  • 4 Metabolizm
  • 5 referencji

Struktura

Sfingomielina jest amfipatyczną cząsteczką złożoną z głowy polarnej i dwóch niepolarnych ogonów. Biegunowa grupa głowy jest cząsteczką fosfocholiny, więc może wyglądać podobnie do fosfatydylocholiny glicerofosfolipidowej (PC). Istnieją jednak znaczne różnice dotyczące międzyfazowego i hydrofobowego regionu między tymi dwiema cząsteczkami.

Najczęstszą zasadą w cząsteczce sfingomieliny u ssaków jest ceramid składający się z sfingozyny (1,3-dihydroksy-2-amino-4-oktadecen), który ma podwójne wiązanie w trans pomiędzy atomami węgla w pozycjach 4 i 5 łańcucha węglowodorowego. Jego nasycona pochodna, sfinganina, jest również powszechna, ale występuje w mniejszej proporcji.

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

Sfingomieliny istoty białej ludzkiego mózgu, na przykład, mają kwas neronowy, te istoty szarej zawierają głównie kwas stearynowy, a przeważającą formą w płytkach krwi jest arachidonian..

Ogólnie, istnieje różnica w długości pomiędzy dwoma łańcuchami kwasów tłuszczowych sfingomieliny, która wydaje się faworyzować zjawisko „wzajemnego przestawiania” między węglowodorami w przeciwległych monowarstwach. Zapewnia to membranie szczególną stabilność i szczególne właściwości w stosunku do innych, gorszych membran w tym sfingolipidzie..

W obszarze międzyfazowym cząsteczki sfingomielina zawiera grupę amidową i wolną grupę hydroksylową w węglu 3, która może służyć jako donory i akceptory wiązań wodorowych dla wiązań wewnątrz- i międzycząsteczkowych, ważne w definiowaniu domen bocznych i interakcji z różnymi typami cząsteczek.

Funkcje

-Oznakowanie

Produkty przemiany materii sfingozyny, sfingozyny, 1-fosforanu sfingozyny i diacyloglicerolu - są ważnymi efektorami komórkowymi i odgrywają rolę w wielu funkcjach komórkowych, takich jak między innymi apoptoza, rozwój i starzenie, sygnalizacja komórkowa..

-Struktura

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

W tratwach lipidowych i jaskiniowych

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

Caveolae są inwazjami błony plazmatycznej, 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, zwłaszcza w aspektach związanych z płynnością, dlatego jest uważany za istotny element.

Ponieważ sfingomieliny zawierają zarówno donory i akceptory wiązania wodorowego, uważa się, że są one zdolne do tworzenia bardziej „stabilnych” oddziaływań z cząsteczkami cholesterolu. Dlatego mówi się, że istnieje pozytywna korelacja między poziomami cholesterolu i sfingomieliny w błonach.

Synteza

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

Istnieje również inny szlak wytwarzania sfingomieliny, który może wystąpić poprzez przeniesienie fosfoetanoloaminy z fosfatydyloetanoloaminy (PE) do ceramidu, a następnie metylację fosfoetanoloaminy. Uważa się, że może to być szczególnie ważne w niektórych bogatych w PE tkankach nerwowych.

Syntaza sfingomieliny znajduje się po stronie luminalnej błony kompleksu Golgiego, co pokrywa się z dodatkową cytoplazmatyczną lokalizacją sfingomieliny w większości komórek.

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

Metabolizm

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

Hydroliza w błonie plazmatycznej jest katalizowana przez sfingomielinazę, która działa przy pH 7,4 i wymaga do działania dwuwartościowych jonów magnezu lub manganu. Inne enzymy biorące udział w metabolizmie i recyklingu sfingomieliny znajdują się w różnych organellach, które są połączone ze sobą przez pęcherzykowe szlaki transportowe.

Referencje

  1. Barenholz, Y. i 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, wyd.), Handbook of Lipid Research 3 (pierwsze wydanie). 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 (5 wyd.). 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. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B. i Slotte, P. (2002). Właściwości błonowe sfingomielin. FEBS Letters, 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 tom 36 (czwarte wydanie). Elsevier.