Fosfatidyletanolaminstruktur, biosyntese og funksjoner



den fosfatidyletanolamin (PE) er en glycerofosfolipid rikelig i plasmamembranene av prokaryotiske organismer. Tvert imot er det i eukaryotiske cellemembraner den nest rikeste glycerofosfolipid på innsiden av plasmamembranen etter fosfatidylkolin.

Til tross for overflaten av fosfatidyletanolamin, er dens overflod ikke bare avhengig av celletypen, men også på rommet og den spesifikke livscyklustiden for cellen som vurderes.

Biologiske membraner er barrierer som definerer cellulære organismer. Ikke bare har de beskyttelse og isolasjonsfunksjoner, men de er også nøkkelen for etablering av proteiner som krever et hydrofobt miljø for optimal funksjonalitet.

Både eukaryoter og prokaryoter har membraner som hovedsakelig består av glycerofosfolipider og i mindre grad sphingolipider og steroler..

Glycerofosfolipidene er amfipatiske molekyler strukturert på et skjelett av L-glycerol som er forestret ved stillinger sn-1 og sn-2 ved to fettsyrer av varierende lengde og grad av metning. I stillingen hydroksyl blir esteren forestret av en fosfatgruppe, som igjen kan sammenføyes forskjellige typer molekyler som gir opphav til de forskjellige klassene glycerofosfolipider.

det finnes en rekke glycerofosfolipider i den cellulære verden, men de mest vanlige er fosfatidylcholin (PC), fosfatidyletanolamin (PE), fosfatidylserin (PS), fosfatidylinositol (PI), fosfatidinsyre (PA), fosfatidylglycerol (PG) og kardiolipin (CL).

index

  • 1 struktur
  • 2 Biosyntese
    • 2.1 Kennedy Route
    • 2,2 PSD-sti
  • 3 funksjoner
  • 4 referanser

struktur

Strukturen av fosfatidyletanolamin ble oppdaget av Baer et al i 1952. Som det er blitt bestemt eksperimentelt for alle glycerofosfolipider, omfatter fosfatidyletanolamin et molekyl forestret glycerol ved sn-1-stillingen og sn-2 med syrekjeder fettsyrer med mellom 16 og 20 karbonatomer.

De fettsyrer forestret på hydroksylgruppen sn-1 er generelt mettet (ingen dobbeltbindinger) med lengder på 18 karbonatomer, mens kjedene er festet ved sn-2-stillingen, er av større lengde og med en eller flere umettetheter ( dobbelte lenker).

Graden av metning av disse kjedene bidrar til membranets elastisitet, som har stor innflytelse på innsetting og sekvestrasjon av proteiner i dobbeltlaget..

Fosfatidyletanolamin anses som en ikke-lamellær glycerofosfolipid, da den har en konisk geometrisk form. Dette skjemaet er gitt av den lille størrelsen av sin polare gruppe eller "hodet" i forhold til kjedene av fettsyrer som omfatter de hydrofobe "haler".

Hodet eller den polare gruppen av fosfatidyletanolamin har zwitterionisk karakter, det vil si at den har grupper som kan være positivt og negativt ladet under visse pH-forhold.

Denne funksjonen tillater deg å etablere hydrogenbindinger med en stor mengde aminosyrerester, og deres ladningsfordeling er en viktig determinant for topologien til domenene til mange integrerte membranproteiner.

biosyntesen

I eukaryotiske celler er syntesen av strukturelle lipider geografisk begrenset, og er det viktigste stedet for biosyntese det endoplasmatiske retikulum (ER) og i mindre grad Golgi-apparatet.

Det er fire uavhengige biosyntetiske veier for produksjon av fosfatidyletanolamin: (1) CDP-etanolaminruten, også kjent som Kennedy-ruten; (2) PSD-ruten for dekarboksylering av fosfatidylserin (PS); (3) acyleringen av lyso-PE og (4) basisendringsreaksjonene av den polære gruppen av andre glycerofosfolipider.

Kennedy Route

Biosyntese av fosfatidyletanolamin ved denne ruten er begrenset til ER, og det har vist seg at i hamsterleverceller er det den viktigste produksjonsruten. Den består av tre konsekutive enzymatiske trinn katalysert av tre forskjellige enzymer.

I det første trinnet blir fosforetanolamin og ADP fremstilt ved virkningen av etanolamin kinase, som katalyserer den ATP-avhengige fosforylering av etanolamin.

I motsetning til planter, er det ikke mulig for pattedyr eller gjær å produsere dette substratet, så det må konsumeres i dietten eller oppnås ved nedbrytning av eksisterende fosfatidyletanolamin eller sfingosinmolekyler..

Fosforetanolamin brukes av CTP: fosforetanolamin-cytidyltransferase (ET) for å danne CDP: etanolamin med høy energi og et uorganisk fosfat.

1,2-diacylglycerol etanolamin fosfotransferase (ETP) benytter energien som finnes i den CDP-etanolamin til kovalent binding til et molekyl som etanolamin diacylglycerol sette seg inn i membranen, noe som resulterer i fosfatidyletanolamin.

PSD-rute

Denne ruten virker både i prokaryoter og i gjær og pattedyr. I bakterier forekommer det i plasmamembranen, men i eukaryoter finner den sted i et endoplasmatisk retikulum som har et nært forhold til mitokondriamembranen.

I pattedyr katalyseres ruten av et enkelt enzym, fosfatidylserindekarboksylase (PSD1p), som er innebygd i mitokondriamembranen, hvis gen er kodet av kjernen. Reaksjonen involverer dekarboksyleringen av PS til fosfatidyletanolamin.

De resterende to ruter (lyso-PE acylering og utveksling kalsiumavhengig polar gruppe) forekommer i det endoplasmatiske retikulum, men ikke noe vesentlig bidrag til den totale produksjon av fosfatidyletanolamin i eukaryote celler.

funksjoner

Glycerofosfolipider har tre hovedfunksjoner i cellen, inkludert strukturelle funksjoner, energilagring og cellesignalering..

Fosfatidyletanolamin er assosiert med forankring, stabilisering og folding av flere membranproteiner, samt konformasjonsendringer som er nødvendige for funksjonen av mange enzymer.

Den eksperimentelle bevis antyder en fosfatidyletanolamin som en avgjørende glycerofosfolipid i sent stadium av telophase, under dannelsen av den kontraktile ingen og etablere fragmoplasto slik membran delingen av de to dattercellene.

Det har også en viktig funksjon i alle prosessene for fusjon og fisjon (forening og separasjon) av membranene til både endoplasmatisk retikulum og Golgi-apparatet..

I E. coli har det vist seg at fosfatidyletanolamin er nødvendig for riktig folding og funksjon av enzymet laktosepermease, så det har blitt foreslått at den har en rolle som molekylær "chaperone".

Fosfatidyletanolamin er den viktigste donoren til etanolaminmolekylet som er nødvendig for posttranslasjonell modifikasjon av mange proteiner, for eksempel GPI-ankre..

Denne glycerofosfolipid er forløperen til mange molekyler med enzymatisk aktivitet. I tillegg kan molekyler avledet fra stoffskiftet, samt diacylglyserol, fosfatidinsyre og noen fettsyrer, fungere som andre budbringere. I tillegg er det et viktig substrat for produksjon av fosfatidylkolin.

referanser

  1. Brouwers, J. F. H. M., Vernooij, E. A. A. M., Tielens, A. G. M., & van Golde, L. M. G. (1999). Raskt separasjon og identifisering av fosfatidyletanolaminmolekylære arter. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164-169. Gjenopprettet fra jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S. M. (2018). Fosfatidyletanolamin produsert i den indre mitokondriamembranen er avgjørende for gjærcykokrom bc1 kompleks funksjon 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S. M. (2016). Fosfatidyletanolamin Metabolisme i helse og sykdom. Internasjonal gjennomgang av celle- og molekylærbiologi (bind 321). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T.K. (2010). The Kennedy pathway-de novo syntese av fosfatidyletanolamin og fosfatidylcholin. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Forstå mangfoldet av membran lipid sammensetning. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske grunnlag. Cambrudge University Press. Hentet fra cambrudge.org
  7. Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, R. D., & Marsh, D. (1984). Røntgendiffraksjonstudie av polymorfismen av hydrerte diacyl- og dialkylfosfatidyletanolaminer. Biochemistry, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A. M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T., & Cremer, P.S. (2017). Støttede lipidbilayers med fosfatidyletanolamin som hovedkomponent. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R., & Feignenson, G. W. (2008). Membranlipider: hvor de er og hvordan de oppfører seg. Nature Anmeldelser, 9, 112-124.
  10. Vance, J. E. (2003). Molekylær og Cellbiologi av fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin metabolisme. I K. Moldave (Ed.), Progress Nucleic Acid Research og Molecular Biology (s. 69-111). Academic Press.
  11. Vance, J. E. (2008). Fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller: to metabolisk relaterte aminofosfolipider. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J. E., & Tasseva, G. (2013). Formasjon og funksjon av fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S. M., Zhu, X., & Zeisel, S.H. (2003). Fosfatidyletanolamin-N-metyltransferaseaktivitet og diettkolin regulerer lever-plasma-lipidflux og essensiell fettsyremetabolisme hos mus. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386-3391.