Sfingomyelinstruktur, funksjoner, syntese og metabolisme



den sphingomyelin Det er den mest rikelige sfingolipid i animalsk vev: dets tilstedeværelse har vist seg i alle cellemembranene som er studert til dags dato. Det har strukturelle likheter med fosfatidylkolin i gruppen av polarhodet, så det er også klassifisert som fosfolipid (fosfosfingolipid).

I løpet av 1880-tallet isolerte forskeren Johann Thudichum en eteroppløselig lipidkomponent fra hjernevæv og kalte det sphingomyelin. Senere, i 1927, ble strukturen av denne sfingolipid rapportert som N-acyl-sfingosin-1-foskokolin.

Som andre sfingolipider, har sphingomyelin både strukturelle og cellulære signalfunksjoner, og er særlig rik på nervevev, særlig i myelinlaget som dekker og isolerer axoner av visse nevroner.

Fordelingen har blitt studert av subcellulære fraksjone eksperimenter og enzymatisk nedbrytning med sfingomyelinase, og resultatene viser at mer enn halvparten av sfingomyelin i eukaryote celler som er lokalisert i plasmamembranen. Det avhenger imidlertid av celletypen. I fibroblaster representerer det for eksempel nesten 90% av totale lipider.

Dereguleringen av synteseprosessene og stoffskiftet av dette lipidet fører til utvikling av komplekse patologier eller lipidose. Et eksempel på dette er den arvelige Niemann-Pick-sykdommen, preget av hepatosplenomegali og progressiv nevrologisk dysfunksjon.

index

  • 1 struktur
  • 2 funksjoner
    • 2.1 - Signalering
    • 2.2 -struktur
  • 3 Sammendrag
  • 4 Metabolisme
  • 5 referanser

struktur

Sfingomyelin er et amfipatisk molekyl bestående av et polarhodet og to apolære haler. Polarhovedgruppen er et fosfokolinmolekyl, slik at det kan se ut som glycerofosfolipidfosfatidylkolin (PC). Imidlertid er det betydelige forskjeller angående grenseflaten og hydrofob regionen mellom disse to molekylene.

Den vanligste base i et molekyl er sfingomyelin pattedyr-ceramid sammensatt av sfingosin (1,3-dihydroksy-2-amino-4-oktadecen), som har en trans-dobbeltbinding mellom karbonatomene i stillingene 4 og 5 av hydrokarbonkjeden. Dens mettede derivat, sphinganin, er også vanlig, men er funnet i en mindre andel.

Lengden på de hydrofobe haler av sfingomyelin varierer fra 16 til 24 karbonatomer, og sammensetningen av fettsyrer varierer avhengig av vevet.

Sfingomyeliner hvit substans fra den menneskelige hjerne, for eksempel, har nervonic syre, den grå materie inneholde hovedsakelig stearinsyre, og den utbredte formen i blodplater er arachidonat.

Det er vanligvis en forskjell i lengde mellom de to fettsyrekjeder av sfingomyelin, som synes å favorisere fenomenet med "flette inn i hverandre" av hydrokarbonene i motsatte monolag. Dette gir membranen med særlig stabilitet og spesielle egenskaper med hensyn til andre, dårligere membraner i denne sfingolipid..

I grenseflateområdet av molekylet, har sphingomyelin en amidgruppe og en fri hydroksylgruppe ved C-3, som kan tjene som donorer og akseptorer for hydrogenbindinger og intermolekylære bindinger intra- viktig i å definere domener og interaksjon side med forskjellige typer molekyler.

funksjoner

-signale

Produkter av metabolismen -ceramida sfingosin, sfingosin, sfingosin-1-fosfat og diacilglicerol- er viktige cellulære effektorer og gi den en rolle i flere cellulære funksjoner, slik som apoptose, utvikling og aldring, cellesignalisering, etc..

-struktur

Takket være den "sylindriske" tredimensjonal struktur av sfingomyelin, kan dette lipid danne domener av mer kompakte og velordnet membran, som har viktige funksjonelle betydning ut fra et protein syn, siden de kan etablere spesifikke domener for enkelte integrerte membranproteiner.

I lipid og caveolas "flåter"

Lipid flåter, membran faser eller beordret mikrodomener sfingolipid sfingomyelin, noen glycerofosfolipider og kolesterol for foreningen representerer stabile membranprotein plattformer med forskjellige funksjoner (reseptorer, transportører, etc.).

Caveolae er invaginasjoner av plasmamembranen som rekrutterer proteiner med GPI ankre og er også rike på sfingomyelin.

I forhold til kolesterol

Kolesterol, på grunn av sin strukturelle stivhet, påvirker hovedsakelig strukturen til cellemembraner, spesielt i aspekter relatert til fluiditet, hvorfor det regnes som et viktig element.

Fordi sfingomyeliner har både hydrogenbindingsdonorer og akseptorer, antas de å kunne danne mer "stabile" interaksjoner med kolesterolmolekyler. Det er derfor sagt at det er en positiv sammenheng mellom nivåene av kolesterol og sfingomyelin i membranene.

syntese

Syntesen av sphingomyelin skjer i Golgi-komplekset, hvor ceramid transportert fra det endoplasmatiske retikulum (ER) blir modifisert ved overføring av fosfokolin fra fosfatidylcholin molekyl, med samtidig frigjøring av et molekyl av diacylglyserol. Reaksjonen blir katalysert av SM-syntase (ceramid: fosfatidylkolinfosfokolin-transferase).

Det er en annen måte å produsere sfingomyelin kan oppstå ved overføring av en phosphoethanolamine fra fosfatidyletanolamin (PE) for å ceramid, med påfølgende metylering av fosfoetanolamin. Det antas at dette kan være spesielt viktig i noen PE-rike nervevev.

Sfingomyelin-syntase finnes på luminale siden av membranet i Golgi-komplekset, som sammenfaller med den ekstra cytoplasmatiske plasseringen av sfingomyelin i de fleste celler.

På grunn av egenskapene til den polare gruppen av sfingomyelin og det tilsynelatende fraværet av spesifikke translokaser avhenger den topologiske orienteringen av dette lipidet på enzym-syntasen..

metabolisme

Nedbrytningen av sfingomyelin kan forekomme både i plasmamembranen og i lysosomer. Lysosomal hydrolyse til ceramid og fosfokolin avhenger av sur sfingomyelinase, et løselig lysosomalt glykoprotein hvis aktivitet har en optimal pH rundt 4,5.

Hydrolysen i plasmamembranen blir katalysert av en sfingomyelinase som virker ved pH 7,4 og krever divalent magnesium eller manganioner å fungere. Andre enzymer involvert i metabolisme og resirkulering av sfingomyelin finnes i forskjellige organeller som er koblet til hverandre gjennom de vesikulære transportveiene.

referanser

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T. E. (1999). Sphingomyelin: biofysiske aspekter. Kjemi og fysikk av lipider, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1. ed.). Plenum Press.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Intracellulær transport og metabolisme av sfingomyelin. 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. utgave). 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-sykdomstype C: Spektrum av HE1-mutasjoner og genotype / fenotype-korrelasjoner i NPC2-gruppen. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membranegenskaper av sfingomyeliner. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - kolesterolinteraksjoner i biologiske og modellmembraner. Kjemi og fysikk av lipider, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Biokjemi av lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. utgave). Elsevier.