Fosfatidiletanolamīna struktūra, biosintēze un funkcijas



The fosfatidiletanolamīns (PE) ir glicerofosfolipīds ar prokariotisko organismu plazmas membrānām. Gluži pretēji, eukariotu šūnu membrānās tas ir otrais bagātīgākais glicerofosfolipīds plazmas membrānas iekšpusē pēc fosfatidilholīna.

Neskatoties uz fosfatidiletanolamīna pārpilnību, tā pārpilnība ir atkarīga ne tikai no šūnu veida, bet arī uz nodalījumu un konkrēto šūnu dzīves cikla laiku, kas tiek ņemts vērā..

Bioloģiskās membrānas ir šūnas, kas nosaka šūnu organismus. Viņiem ir ne tikai aizsardzības un izolācijas funkcijas, bet tie ir arī svarīgi, lai izveidotu olbaltumvielas, kas optimālai funkcionēšanai prasa hidrofobu vidi..

Gan eukariotiem, gan prokariotiem ir membrānas, kas sastāv galvenokārt no glicerofosfolipīdiem un mazākā mērā sfingolipīdiem un steroliem..

Glicerofosfolipīdi ir amfipātiskas molekulas, kas strukturētas uz L-glicerīna skeleta, kas ir esterificēta sn-1 un sn-2 pozīcijās ar divām atšķirīgām garuma un piesātinājuma pakāpēm. Pozīcijā hidroksilgrupā sn-3 esterificējas ar fosfātu grupu, kas savukārt var tikt savienota ar dažāda veida molekulām, kas rada dažādas glicerofosfolipīdu klases..

tur ir dažādas glycerophospholipids šajā mobilo pasaulē, tomēr, visvairāk bagātīgāka ir fosfatidilholīns (PC), fosfatidiletanolamīna (PE), phosphatidylserine (PS), fosfatidilinozitola (PI), Fosfatīdskābes acid (PA), fosfatidilglicerīns (PG), un kardiolipīns (CL).

Indekss

  • 1 Struktūra
  • 2 Biosintēze
    • 2.1. Kennedy maršruts
    • 2.2 PSD ceļš
  • 3 Funkcijas
  • 4 Atsauces

Struktūra

No fosfatidiletanolamīna struktūra tika atklāts ar Baer et al 1952. Kā ir eksperimentāli noteiktai visiem glycerophospholipids, fosfatidiletanolamīna satur molekulu, kas esterificēta glicerīnā sn-1 pozīcijā un SN-2 ar acid ķēdēm taukskābes no 16 līdz 20 oglekļa atomiem.

The taukskābes esterificētas pie hidroksilgrupām sn-1 parasti tiek piesātināts (ne dubultsaites) ar garumu no 18 oglekļa atomiem, bet ķēdes pievienojamiem sn-2 pozīcijā, ir lielāka garumā un ar vienu vai vairākiem unsaturations ( dubultās saites).

Šo ķēžu piesātinājuma pakāpe veicina membrānas elastību, kurai ir liela ietekme uz proteīnu ievietošanu un sekvestrāciju divslāņainā slānī..

Fosfatidiletanolamīnu uzskata par ne-lamellu glicerofosfolipīdu, jo tam ir koniska ģeometriska forma. Šo formu nosaka tā polāro grupu vai "galvas" mazais izmērs attiecībā pret taukskābju ķēdēm, kas satur hidrofobus "astes"..

Fosfatidiletanolamīna "galvai" vai polārajai grupai ir zwitterionisks raksturs, tas ir, ka tai ir grupas, kuras var pozitīvi un negatīvi uzlādēt noteiktās pH apstākļos.

Šī funkcija ļauj izveidot ūdeņraža saites ar lielu aminoskābju atlikumu daudzumu un to lādiņu sadalījums ir būtisks daudzu integrētu membrānu proteīnu domēnu topoloģijas noteicējs..

Biosintēze

Eukariotu šūnās strukturālo lipīdu sintēze ir ģeogrāfiski ierobežota, jo tā ir endoplazmas retikulāta (ER) un mazākā mērā Golgi aparāta biosintēzes galvenā vieta..

Fosfatidiletanolamīna ražošanai ir četri neatkarīgi biosintētiskie ceļi: (1) CDP-etanolamīna ceļš, kas pazīstams arī kā Kennedy maršruts; (2) fosfatidilserīna (PS) dekarboksilēšanas PSD ceļš; (3) lizo-PE acilēšana un (4) citu glicerofosfolipīdu polāro grupu bāzes izmaiņu reakcijas..

Kennedy maršruts

Fosfatidiletanolamīna biosintēze šajā ceļā ir ierobežota ar ER, un ir pierādīts, ka kāmju aknu šūnās tas ir galvenais ražošanas ceļš. Tas sastāv no trim secīgiem enzīmu soļiem, kurus katalizē trīs dažādi fermenti.

Pirmajā posmā fosfoletanolamīnu un ADP ražo ar etanolamīna kināzes iedarbību, kas katalizē no etanolamīna ATP atkarīgo fosforilāciju..

Atšķirībā no augiem, nedz zīdītāji, nedz raugi nespēj ražot šo substrātu, tāpēc tie ir jālieto uzturā vai iegūti no jau esošu fosfatidiletanolamīna vai sfingozīna molekulu degradācijas..

CTP: fosfoetanolamīna citidiltransferāzi (ET) izmanto fosforetanolamīnu, lai izveidotu augstas enerģijas savienojumu CDP: etanolamīnu un neorganisko fosfātu..

1,2-diacilglicerīna etanolamīnu fosfotransferāzes (ETP) izmanto informāciju, kas ietverta enerģijas CDP-etanolamīnu, lai, kovalenti saiti uz molekulu etanolamīnu diacilglicerīna ievietot membrānu, kā rezultātā fosfatidiletanolamīna.

PSD maršruts

Šis maršruts darbojas gan prokariotos, gan raugos un zīdītājos. Baktērijās tas notiek plazmas membrānā, bet eukariotos tas notiek endoplazmas retikulāta apgabalā, kam ir cieša saistība ar mitohondriju membrānu..

Zīdītājiem šo ceļu katalizē viens enzīms, fosfatidilserīna dekarboksilāze (PSD1p), kas ir iestrādāta mitohondriju membrānā, kuras gēnu kodē kodols. Reakcija ietver PS dekarboksilēšanu uz fosfatidiletanolamīnu.

Atlikušie divi maršruti (lyso-PE acilèøana un apmaiņas kalcija atkarīgo polārā grupa) notikt endoplazmatiskais tīkls, bet nav būtiski veicināt kopējo ražošanas fosfatidiletanolamīna eikariotu šūnās.

Funkcijas

Glicerofosfolipīdiem šūnā ir trīs galvenās funkcijas, tostarp strukturālās funkcijas, enerģijas uzglabāšana un šūnu signalizācija..

Fosfatidiletanolamīns ir saistīts ar vairāku membrānu olbaltumvielu nostiprināšanu, stabilizāciju un locīšanu, kā arī ar konformāciju saistītām izmaiņām, kas nepieciešamas daudzu fermentu darbībai..

Eksperimentālā pierādījumi liecina par fosfatidiletanolamīna kā izšķirošā glycerophospholipid vēlā stadijā telophase, saraušanas gredzena veidošanos un nosaka fragmoplasto ļauj membrānas sadalījumu abu meitas šūnām laikā.

Tam ir arī svarīga funkcija gan endoplazmas retikulāta, gan Golgi aparāta membrānu saplūšanas un sadalīšanās procesos..

E. coli ir pierādīts, ka fosfatidiletanolamīns ir nepieciešams pareizam laktozes permāzes enzīma locīšanai un funkcijai, tāpēc ir ierosināts, ka tam ir molekulārā "chaperone" loma..

Fosfatidiletanolamīns ir galvenais etanolamīna molekulas donors, kas nepieciešams daudzu proteīnu, piemēram, GPI enkuru, pēctranslācijas modifikācijai..

Šis glicerofosfolipīds ir daudzu molekulu ar enzīmu aktivitāti prekursors. Turklāt molekulas, kas iegūtas no vielmaiņas, kā arī diacilglicerīns, fosfatidskābe un dažas taukskābes, var darboties kā otrs kurjers. Turklāt tas ir svarīgs substrāts fosfatidilholīna ražošanai.

Atsauces

  1. Brouwers, J. F. H. M., Vernooij, E. A. A. M., Tielens, A. G. M., un van Golde, L. M. G. (1999). Fosfatidiletanolamīna molekulu sugu ātra atdalīšana un identificēšana. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164-169. Atgūts no jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). Fosfatidiletanolamīns, kas ražots iekšējā mitohondriju membrānā, ir būtisks rauga citohroma bc1 kompleksa funkcijai 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Fosfatidiletanolamīna metabolisms veselībā un slimībās. Starptautiskais šūnu un molekulārās bioloģijas apskats (321. sējums). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T. K. (2010). Fosfatidiletanolamīna un fosfatidilholīna Kennedy ceļš-de novo sintēze. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., un Riezman, H. (2018). Izprotot membrānu lipīdu sastāva daudzveidību. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Membrānas strukturālā bioloģija: ar bioķīmiskiem un biofiziskiem pamatiem. Cambrudge University Press. Izgūti no cambrudge.org
  7. Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, R. D., un Marsh, D. (1984). Hidratēto diacilgrupu un dialkilfosfatidiletanolamīnu polimorfisma rentgenstaru difrakcijas pētījums. Biochemistry, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendekki, A.M., Poytons, M.F., Baksers, A.J., Jans, T., un Kremers, P.S. (2017). Atbalstītie lipīdu bililieri ar fosfatidiletanolamīnu kā galveno komponentu. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R. un Feignenson, G. W. (2008). Membrānas lipīdi: kur tie ir un kā viņi darbojas. Nature Reviews, 9, 112-124.
  10. Vance, J.E. (2003). Fosfatidilserīna un fosfatidiletanolamīna metabolisma molekulārā un šūnu bioloģija. K. Moldave (Ed.), Progress Nucleic Acid Research un molekulārās bioloģijas pētījums (69-111. Lpp.). Academic Press.
  11. Vance, J. E. (2008). Fosfatidilserīns un fosfatidiletanolamīns zīdītāju šūnās: divi metaboliski saistīti aminofosfolipīdi. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J.E., un Tasseva, G. (2013). Fosfatidilserīna un fosfatidiletanolamīna veidošanās un darbība zīdītāju šūnās. Biochimica et Biophysica Acta - Lipīdu molekulu un šūnu bioloģija, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X. & Zeisel, S.H. (2003). Fosfatidiletanolamīna-N-metiltransferāzes aktivitāte un holīna līmenis regulē aknu plazmas lipīdu plūsmu un būtisko taukskābju metabolismu pelēm. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386-3391.