Sfingomielīna struktūra, funkcijas, sintēze un vielmaiņa



The sfingomielīns Tas ir vislielākais sfingolipīds dzīvnieku audos: tā klātbūtne ir pierādīta visās šobrīd pētītajās šūnu membrānās. Tam ir strukturālas līdzības ar fosfatidilholīnu polāro galvu grupā, tāpēc tas ir arī klasificēts kā fosfolipīds (fosforphingolipīds)..

Astoņdesmito gadu desmitā zinātnieks Johans Thudichum izolēja ēteru šķīstošo lipīdu komponentu no smadzeņu audiem un nosauca to par sfingomielīnu. Vēlāk, 1927. gadā tika ziņots par šī sfingolipīda struktūru kā N-acil-sfingozīna-1-fosfolīnu..

Tāpat kā pārējiem sfingolipīdiem, sfingomielīnam ir gan strukturālas, gan šūnu signalizācijas funkcijas, un tas ir īpaši bagāts nervu audos, īpaši mielīnā, apvalkā, kas aptver un izolē atsevišķu neironu aksonus..

Tā sadalījums tika pētīts, izmantojot subcellulārās frakcionēšanas un fermentācijas degradācijas eksperimentus ar sfingomielināzēm, un rezultāti liecina, ka vairāk nekā puse sfingomielīna eukariotu šūnās ir atrodama plazmas membrānā. Tomēr tas ir atkarīgs no šūnu veida. Piemēram, fibroblastos tas veido gandrīz 90% no kopējā lipīdu daudzuma.

Šī lipīda sintēzes un metabolisma procesu atcelšana noved pie sarežģītu patoloģiju vai lipidozes veidošanās. To piemērs ir iedzimta Niemann-Pick slimība, ko raksturo hepatosplenomegālija un progresējoša neiroloģiska disfunkcija..

Indekss

  • 1 Struktūra
  • 2 Funkcijas
    • 2.1. Signalizācija
    • 2.2. Struktūra
  • 3 Kopsavilkums
  • 4 Metabolisms
  • 5 Atsauces

Struktūra

Sphingomielīns ir amfipātiska molekula, kas sastāv no polāra galvas un diviem apolāriem astes. Polārā galvas grupa ir fosfolīna molekula, tāpēc tā var izskatīties līdzīga glicerofosfolipīda fosfatidilholīnam (PC). Tomēr starp šīm divām molekulām ir būtiskas atšķirības starp interfeisa un hidrofobo reģionu.

Visbiežāk sastopamā bāze zīdītāju sfingomielīna molekulā ir keramīds, kas sastāv no sfingozīna (1,3-dihidroksi-2-amino-4-oktadekēna), kam ir divkārša saite trans-starp 4 un 4 pozīciju oglēm. 5 ogļūdeņražu ķēdē. Tās piesātinātais atvasinājums, sfinganīns, ir arī izplatīts, bet tas ir atrodams mazākā proporcijā.

Sfingomielīna hidrofobo astes garums ir no 16 līdz 24 oglekļa atomiem, un taukskābju sastāvs ir atkarīgs no audiem..

Piemēram, cilvēka smadzeņu baltās vielas sfingomielīni satur nervu skābi, pelēkās vielas satur galvenokārt stearīnskābi, un izplatītā forma trombocītos ir arahidonāts..

Parasti ir atšķirības garumā starp divām sfingomielīna taukskābju ķēdēm, kas, šķiet, dod priekšroku "interdigitācijas" parādībām starp ogļūdeņražiem pretējos monolu slāņos. Tas nodrošina membrānu ar īpašu stabilitāti un īpašām īpašībām attiecībā uz citām sliktākām membrānām šajā sfingolipīdā..

Molekulas saskarnes apgabalā sfingomielīns satur amīda grupu un brīvu hidroksilgrupu oglekļa 3, kas var kalpot kā ūdeņraža saikņu donori un akceptori intra- un starpmolekulārām saitēm, kas ir svarīgi sānu domēnu un mijiedarbības definīcijā ar dažāda veida molekulām.

Funkcijas

-Pazīmes

Sfingozīna-seramīda, sfingozīna, sfingozīna 1-fosfāta un diacilglicerīna metabolisma produkti ir nozīmīgi šūnu efektori un tai ir nozīme daudzu šūnu funkcijās, piemēram, apoptozē, attīstībā un novecošanā, šūnu signalizācijā..

-Struktūra

Pateicoties sfingomielīna trīsdimensiju "cilindriskajai" struktūrai, šis lipīds var veidot kompaktākus un sakārtotus membrānas domēnus, kam ir nozīmīgas funkcionālas sekas no proteīna viedokļa, jo tie var izveidot specifiskus domēnus dažiem integrāliem membrānu proteīniem..

Lipīdu un caveolas "plostos"

Lipīdu plostus, membrānas fāzes vai mikroshēmu domātus sfingolipīdus, piemēram, sfingomielīnu, dažus glicerofosfolipīdus un holesterīnu, veido stabilas platformas membrānu proteīnu apvienošanai ar dažādām funkcijām (receptoriem, transportētājiem utt.).

Caveolae ir plazmas membrānas invaginācijas, kas pieņem darbā proteīnus ar GPI enkuriem un ir bagāti ar sfingomielīnu..

Attiecībā uz holesterīnu

Holesterīns, pateicoties tās strukturālajai stingrībai, būtiski ietekmē šūnu membrānu struktūru, jo īpaši attiecībā uz šķidrumu, tāpēc tas tiek uzskatīts par būtisku elementu..

Tā kā sfingomielīniem ir gan ūdeņraža saiti, gan donori, tiek uzskatīts, ka tie spēj veidot "stabilākas" mijiedarbības ar holesterīna molekulām. Tādēļ ir teikts, ka starp holesterīna un sfingomielīna līmeni membrānās pastāv pozitīva korelācija..

Sintēze

Sfingomielīna sintēze notiek Golgi kompleksā, kur keramīds, ko transportē no endoplazmatiskā retikulāta (ER), tiek pārveidots, fosfolīna molekulu pārnesot no fosfatidilholīna, vienlaikus atbrīvojot diacilglicerīna molekulu. Reakciju katalizē SM sintāze (keramīds: fosfatidilholīna fosfolīna transferāze)..

Pastāv arī vēl viens sfingomielīna ražošanas ceļš, kas var rasties, fosfatetilamīnu no fosfatidiletanolamīna (PE) pārnesot uz keramīdu, pēc tam metilējot fosfoetanolamīnu. Tiek uzskatīts, ka tas var būt īpaši svarīgi dažos PE bagātos nervu audos.

Sfingomielīna sintāzes tiek atrastas Golgi kompleksa membrānas luminālajā pusē, kas sakrīt ar sfingomielīna papildu citoplazmatisko atrašanās vietu vairumā šūnu..

Sfingomielīna polāro grupu īpašību un specifisko translokāžu acīmredzamo trūkumu dēļ šī lipīda topoloģiskā orientācija ir atkarīga no fermenta sintāzes..

Metabolisms

Sfingomielīna sadalīšanās var notikt gan plazmas membrānā, gan lizosomās. Lizosomu hidrolīze uz keramīdu un fosfolīnu ir atkarīga no skābo sfingomielināzes, šķīstošā lizosomu glikoproteīna, kura aktivitāte ir optimāla pH apmēram 4,5..

Hidrolīzi plazmas membrānā katalizē sfingomielināze, kas darbojas pie pH 7,4, un nepieciešama funkcionējoša divvērtīga magnija vai mangāna jonu darbība. Citi fermenti, kas iesaistīti sfingomielīna metabolismā un otrreizējā pārstrādē, ir atrodami dažādos organellos, kas ir savstarpēji saistīti ar vezikulāro transporta ceļu.

Atsauces

  1. Barenholz, Y. & Thompson, T. E. (1999). Sfingomielīns: biofizikālie aspekti. Lipīdu ķīmija un fizika, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., un Hakomori, S., (1983). Spingolipīda bioķīmija. (D. Hanahan, Ed.), Lipīdu pētījumu rokasgrāmata 3 (1. izdevums). Plenum Press.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Sfingomielīna intracelulārais transports un metabolisms. 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. izdevums). 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 slimība C tips: HE1 mutāciju spektrs un genotipa / fenotipu korelācijas NPC2 grupā. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedts, B., un Slotte, P. (2002). Sfingomielīnu membrānas īpašības. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sphingomielīna - holesterīna mijiedarbība bioloģiskajos un modeļu membrānos. Lipīdu ķīmija un fizika, 102, 13-27.
  8. Vance, J. E., un Vance, D.E. (2008). Lipīdu, lipoproteīnu un membrānu bioķīmija. In New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. izdevums). Elsevier.