Sfingomijelinska struktura, funkcije, sinteza i metabolizam



sfmgomijelma To je najzastupljeniji sfingolipid u životinjskom tkivu: njegova prisutnost dokazana je u svim do sada proučavanim staničnim membranama. Ima strukturalne sličnosti s fosfatidilkolinom u skupini polarne glave, pa se također klasificira kao fosfolipid (fosfosfingolipid)..

U desetljeću osamdesetih, znanstvenik Johann Thudichum izolirao je lipidnu komponentu topljivog u eteru iz moždanog tkiva i nazvao je sfingomijelin. Kasnije, 1927., struktura ovog sfingolipida prijavljena je kao N-acil-sfingozin-1-fosfoholin.

Kao i drugi sfingolipidi, sfingomijelin ima i strukturalne i stanične signalne funkcije, te je osobito obilan u živčanim tkivima, posebno u mijelinu, omotaču koji pokriva i izolira aksone određenih neurona..

Njegova distribucija proučavana je eksperimentima subcelularne frakcionacije i enzimske razgradnje sa sfingomijelinazama, a rezultati pokazuju da se više od polovice sfingomijelina u eukariotskim stanicama nalazi u plazmatskoj membrani. Međutim, to ovisi o tipu stanice. U fibroblastima, na primjer, predstavlja gotovo 90% ukupnih lipida.

Deregulacija procesa sinteze i metabolizma ovog lipida dovodi do razvoja složenih patologija ili lipidoze. Primjer toga je nasljedna Niemann-Pickova bolest, koju karakterizira hepatosplenomegalija i progresivna neurološka disfunkcija.

indeks

  • 1 Struktura
  • 2 Funkcije
    • 2.1 - Signalizacija
    • 2.2 - Struktura
  • 3 Sažetak
  • 4 Metabolizam
  • 5 Reference

struktura

Sphingomyelin je amfipatska molekula sastavljena od polarne glave i dva nepolarna repa. Skupina polarnih glava je molekula fosfoholina, tako da može izgledati slično glicerofosfolipidnom fosfatidilkolinu (PC). Međutim, postoje značajne razlike u pogledu međufazne i hidrofobne regije između ove dvije molekule.

Najčešća baza u sfingomijelinskoj molekuli sisavaca je ceramid, sastavljen od sfingozina (1,3-dihidroksi-2-amino-4-oktadecena), koji ima dvostruku vezu u transu između ugljika položaja 4 i 5 lanca ugljikovodika. Njen zasićeni derivat, sfinganin, također je čest, ali se nalazi u manjem omjeru.

Duljina hidrofobnih repova sfingomijelina kreće se od 16 do 24 atoma ugljika, a sastav masnih kiselina varira ovisno o tkivu.

Na primjer, sfingomijelini bijele tvari ljudskog mozga posjeduju nervonsku kiselinu, ona sive tvari uglavnom sadrže stearinsku kiselinu, a prevladavajući oblik u trombocitima je arahidonat..

Općenito, postoji razlika u duljini između dva lanca masnih kiselina iz sfingomijelina, koji izgleda da favorizira "interdigitation" fenomene između ugljikovodika u suprotnim monoslojevima. To daje membrani posebnu stabilnost i posebna svojstva u odnosu na druge, slabije membrane u ovom sfingolipidu..

U međufaznom području molekule sfingomijelin posjeduje amidnu skupinu i slobodni hidroksil u ugljiku 3, koji može poslužiti kao donori i akceptori vodikovih veza za intra- i intermolekularne veze, važne u definiranju lateralnih domena i interakcije s različitim tipovima molekula.

funkcije

-signalizacija

Proizvodi metabolizma sfingosina -ceramida, sfingosina, sfingosina 1-fosfata i diacilglicerola važni su stanični učinci i daju mu ulogu u višestrukim staničnim funkcijama, kao što su apoptoza, razvoj i starenje, stanična signalizacija, među ostalima..

-struktura

Zahvaljujući trodimenzionalnoj "cilindričnoj" strukturi sfingomijela, ovaj lipid može oblikovati kompaktnije i uređene membrane, koje imaju važne funkcionalne implikacije s gledišta proteina, jer mogu uspostaviti specifične domene za neke integralne membranske proteine..

U splavovima lipida i špilja

Lipidni splavovi, membranske faze ili mikro-uređene domene sfingolipida kao što su sfingomijelin, neki glicerofosfolipidi i kolesterol predstavljaju stabilne platforme za povezivanje membranskih proteina s različitim funkcijama (receptori, transporteri, itd.).

Caveolae su invaginacije plazma membrane koje regrutiraju proteine ​​s GPI sidrima i također su bogate sfingomijelinom.

U odnosu na kolesterol

Kolesterol, zbog svoje strukturne krutosti, značajno utječe na strukturu staničnih membrana, posebno u aspektima vezanim za fluidnost, zbog čega se smatra bitnim elementom.

Budući da sfingomyelini posjeduju i donatore i akceptore vodikovih veza, vjeruje se da su sposobni za stvaranje "stabilnijih" interakcija s molekulama kolesterola. Zbog toga se kaže da postoji pozitivna korelacija između razine kolesterola i sfingomijela u membranama.

sinteza

Sinteza sfingomijela javlja se u Golgijevom kompleksu, gdje se ceramid transportiran iz endoplazmatskog retikuluma (ER) modificira prijenosom molekule fosfoholina iz fosfatidilkolina, uz istodobno oslobađanje molekule diacilglicerola. Reakcija se katalizira SM sintazom (ceramid: fosfatidilkolin fosfoholin transferaza).

Postoji i drugi put proizvodnje sfingomijelina koji se može dogoditi prijenosom fosfoetanolamina iz fosfatidiletanolamina (PE) u ceramid, uz naknadno metiliranje fosfoetanolamina. Smatra se da to može biti posebno važno u nekim živčanim tkivima bogatim PE.

Sphingomyelin sintetaza nalazi se na luminalnoj strani membrane Golgijevog kompleksa, što se podudara s dodatnim citoplazmatskim položajem sfingomijela u većini stanica..

Zbog karakteristika polarne skupine sfingomijela i prividne odsutnosti specifičnih translocaza, topološka orijentacija ovog lipida ovisi o enzimskoj sintazi..

metabolizam

Razgradnja sfingomijela može se pojaviti kako u plazma membrani tako iu lizosomima. Lizosomska hidroliza do ceramida i fosfoholina ovisi o kiseloj sfingomijelinazi, topljivom lizosomalnom glikoproteinu čija aktivnost ima optimalni pH oko 4,5..

Hidroliza u plazmatskoj membrani katalizirana je sfingomijelinazom koja radi na pH 7,4 i zahtijeva djelovanje dvovalentnih iona magnezija ili mangana. Ostali enzimi uključeni u metabolizam i recikliranje sfingomijela nalaze se u različitim organelama koje su međusobno povezane putem vezikularnih transportnih puteva.

reference

  1. Barenholz, Y. i Thompson, T.E. (1999). Sphingomyelin: biofizički aspekti. Kemija i fizika lipida, 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). Unutarstanični transport i metabolizam sfingomijelina. 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 bolest tip C: spektar mutacija HE1 i korelacije genotipa / fenotipa u skupini NPC2. Am. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membranska svojstva sfingomijelina. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Interakcije sfingomijelina - kolesterola u biološkim i modelnim membranama. Kemija i fizika lipida, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Biokemija lipida, lipoproteina i membrana. U New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.