Đặc điểm, chức năng, nhóm, tổng hợp và chuyển hóa của Sp Breatholipids



các spneumolipids Chúng đại diện cho một trong ba họ lipit chính có trong màng sinh học. Giống như glycerophospholipids và sterol, chúng là các phân tử lưỡng tính có vùng cực ưa nước và vùng cực kỵ nước..

Chúng được mô tả lần đầu tiên vào năm 1884 bởi Johann L. W. Thudichum, người đã mô tả ba spakenolipids (sphingomyelin, cerebroside và cerebrosulfatide) thuộc ba nhóm khác nhau được biết đến: phosphoesphingolipids, glycosphingolipids trung tính và axit.

Không giống như glycerophospholipids, sphingolipids không được xây dựng trên một phân tử glycerol 3-phosphate như bộ xương chính, nhưng là các hợp chất có nguồn gốc từ sphingosine, một loại rượu có chuỗi hydrocarbon dài được liên kết bởi một liên kết amide.

Xét về độ phức tạp và đa dạng, ít nhất 5 loại bazơ khác nhau được biết đến với spakenolipids ở động vật có vú. Các bazơ này có thể được kết hợp với hơn 20 loại axit béo khác nhau, với độ dài và độ bão hòa thay đổi, ngoài ra còn có nhiều biến thể trong các nhóm cực có thể được đưa ra.

Màng sinh học có khoảng 20% ​​spakenolipids. Chúng có các chức năng đa dạng và quan trọng trong các tế bào, từ cấu trúc đến truyền tín hiệu và kiểm soát các quá trình giao tiếp tế bào khác nhau.

Sự phân bố của các phân tử này khác nhau tùy thuộc vào chức năng của cơ quan sinh vật, nhưng thông thường, nồng độ của spakenolipids cao hơn nhiều ở lớp đơn lớp ngoài của màng plasma so với lớp đơn bên trong và các ngăn khác.

Ở người có ít nhất 60 loài spakenolipids. Nhiều trong số chúng là thành phần quan trọng của màng tế bào thần kinh, trong khi những người khác đóng vai trò cấu trúc quan trọng hoặc tham gia vào việc truyền tín hiệu, nhận biết, biệt hóa tế bào, sinh bệnh học, chết tế bào được lập trình, trong số những người khác..

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
  • 2 Đặc điểm
  • 3 chức năng
    • 3.1 -Chức năng cấu trúc
    • 3.2 - Chức năng báo hiệu
    • 3.3 -Như thụ thể trong màng
  • 4 nhóm spakenolipids
    • 4.1 Sprialomyelins
    • 4.2 glycolipids trung tính hoặc glycosphingolipids (không tải)
    • 4.3 Ganglioside hoặc glycosphingolipids có tính axit
  • 5 Tổng hợp
    • 5.1 Tổng hợp khung xương ceramide
    • 5.2 Sự hình thành của spakenolipids cụ thể
  • 6 Chuyển hóa
    • 6.1 Quy định
  • 7 tài liệu tham khảo

Ecấu trúc

Tất cả các spakenolipids đều có nguồn gốc từ một L-serine, được cô đặc với một axit béo chuỗi dài để tạo thành cơ sở spakenoid, còn được gọi là cơ sở chuỗi dài (LCB)..

Các bazơ phổ biến nhất là sphinganine và sphingosine, chỉ khác nhau khi có sự liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon 4 và 5 của axit béo của sprialosine.

Các nguyên tử cacbon 1, 2 và 3 của sphingosine có cấu trúc tương tự như các nguyên tử cacbon glycerol của glycerophospholipids. Khi một axit béo được gắn vào carbon 2 của sp Breathosine bằng các liên kết amide, một ceramide được sản xuất, đó là một phân tử rất giống với diacylglycerol và đại diện cho spakenolipid đơn giản nhất..

Các axit béo chuỗi dài tạo nên các vùng kỵ nước của các lipit này có thể rất đa dạng. Độ dài khác nhau từ 14 đến 22 nguyên tử carbon có thể có mức độ bão hòa khác nhau, thường là giữa các nguyên tử cacbon 4 và 5.

Ở vị trí 4 hoặc 6, chúng có thể có các nhóm hydroxyl và liên kết đôi ở các vị trí khác hoặc thậm chí là các nhánh như các nhóm methyl.

Tính năng

Các chuỗi axit béo được liên kết bởi các liên kết amide với ceramide thường bão hòa và có xu hướng dài hơn các chuỗi được tìm thấy trong glycerophospholipids, dường như rất quan trọng đối với hoạt động sinh học của các chất này.

Một đặc điểm khác biệt của bộ xương sphingolipid là nó có thể có điện tích dương dương ở pH trung tính, hiếm trong số các phân tử lipid.

Tuy nhiên, pKa của nhóm amino thấp đối với một amin đơn giản, từ 7 đến 8, do đó một phần của phân tử không được nạp ở pH sinh lý, điều này có thể giải thích sự chuyển động "tự do" của các chất này giữa hai lớp..

Sự phân loại truyền thống của sphingolipids phát sinh từ nhiều sửa đổi mà phân tử ceramide có thể trải qua, đặc biệt là liên quan đến sự thay thế của các nhóm đầu cực.

Chức năng

Sp Breatholipids rất cần thiết ở động vật, thực vật và nấm, cũng như ở một số sinh vật prokaryotic và virus.

-Chức năng kết cấu

Sphingolipids điều chỉnh các tính chất vật lý của màng, bao gồm tính lưu động, độ dày và độ cong của chúng. Điều chỉnh các tính chất này cũng cho chúng ảnh hưởng trực tiếp đến tổ chức không gian của protein màng.

Trong "bè" lipid

Trong màng sinh học có thể được phát hiện các miền động với độ lỏng ít hơn được hình thành bởi các phân tử cholesterol và spakenolipids được gọi là bè lipid.

Những cấu trúc này xảy ra một cách tự nhiên và liên quan chặt chẽ đến các protein tích hợp, các thụ thể bề mặt tế bào và protein tín hiệu, chất vận chuyển và các protein khác với các neo glycosylphosphatidylinositol (GPI)..

-Chức năng báo hiệu

Chúng có chức năng như các phân tử tín hiệu hoạt động như các sứ giả thứ hai hoặc như các phối tử được tiết ra cho các thụ thể bề mặt tế bào.

Vì các sứ giả thứ cấp có thể tham gia vào việc điều hòa cân bằng nội môi canxi, tăng trưởng tế bào, phát sinh khối u và ức chế apoptosis. Ngoài ra, hoạt động của nhiều protein màng tích hợp và ngoại vi phụ thuộc vào sự liên kết của chúng với spakenolipids.

Nhiều tương tác giữa các tế bào và tế bào với môi trường của chúng phụ thuộc vào sự tiếp xúc của các nhóm cực khác nhau của spakenolipids với mặt ngoài của màng plasma.

Sự gắn kết của glycosphingolipids và profin là rất quan trọng cho sự liên kết của myelin với sợi trục, sự kết dính của bạch cầu trung tính với nội mô, v.v..

Sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của bạn

Các spakenolipids báo hiệu quan trọng nhất là các bazơ chuỗi dài hoặc spneumosine và ceramide, cũng như các dẫn xuất phosphoryl hóa của chúng, chẳng hạn như sp Breathosine 1-phosphate..

Các sản phẩm chuyển hóa của nhiều spakenolipids kích hoạt hoặc ức chế nhiều mục tiêu hạ lưu (protein kinase, phosphoprotein, phosphatase và các chất khác), điều khiển các hành vi phức tạp của tế bào như tăng trưởng, biệt hóa và apoptosis.

-Là thụ thể trong màng

Một số mầm bệnh sử dụng glycosphingolipids làm thụ thể để điều hòa sự xâm nhập của chúng vào tế bào chủ hoặc để cung cấp các yếu tố độc lực cho chúng.

Nó đã được chứng minh rằng spakenolipids tham gia vào nhiều sự kiện tế bào như bài tiết, endocytosis, chemotaxis, dẫn truyền thần kinh, hình thành mạch và viêm.

Họ cũng tham gia vào việc buôn bán màng, đó là lý do tại sao chúng ảnh hưởng đến sự nội hóa của các thụ thể, trật tự, di chuyển và hợp nhất của các túi tiết để đáp ứng với các kích thích khác nhau..

Các nhóm sp Breatholipid

Có ba phân lớp của spakenolipids, tất cả đều có nguồn gốc từ ceramide và khác biệt với nhau bởi các nhóm cực, đó là: sprialomyelins, glycolipids và ganglioside.

Sprialomyelins

Chúng chứa phosphocholine hoặc phosphoethanolamine như một nhóm đầu cực, vì vậy chúng được phân loại là phospholipids cùng với glycerophospholipids. Tất nhiên, chúng giống với phosphatidylcholines trong cấu trúc ba chiều và tính chất chung vì chúng không có điện tích trên đầu cực của chúng.

Chúng có mặt trong màng plasma của tế bào động vật và đặc biệt có nhiều trong myelin, vỏ bọc bao quanh và cô lập sợi trục của một số tế bào thần kinh.

Glucolipids hoặc glycosphingolipids trung tính (không tải)

Chúng được tìm thấy chủ yếu ở bề mặt ngoài của màng plasma và có một hoặc nhiều đường như một nhóm đầu cực gắn trực tiếp với hydroxyl của carbon 1 của phần ceramide. Họ không sở hữu các nhóm phốt phát. Vì ở pH 7 chúng không có điện tích, chúng được gọi là glycolipids trung tính.

Các cerebroside có một phân tử đường duy nhất gắn với ceramide. Những chất có chứa galactose được tìm thấy trong màng plasma của các tế bào mô không thần kinh. Globoside là glycosphingolipids có hai hoặc nhiều đường, thường là D-glucose, D-galactose hoặc N-acetyl-D-galactosamine.

Gangliosides hoặc glycosphingolipids có tính axit

Đây là những spakenolipids phức tạp nhất. Chúng sở hữu oligosacarit như một nhóm đầu cực và một hoặc nhiều dư lượng axit N-acetylmuramic cuối cùng, còn được gọi là axit sialic. Axit sialic cung cấp cho ganglioside một điện tích âm ở pH 7, giúp phân biệt chúng với glycosphingolipids trung tính..

Danh pháp của nhóm spakenolipids này phụ thuộc vào lượng dư lượng axit sialic có trong phần oligosacarit của đầu cực.

Tổng hợp

Các phân tử cơ sở chuỗi dài hoặc sphingosine được tổng hợp trong mạng lưới nội chất (ER) và việc thêm nhóm cực vào đầu của các lipid này xảy ra sau đó trong phức hợp Golgi. Ở động vật có vú, một số tổng hợp của spakenolipids cũng có thể xảy ra ở ty thể.

Sau khi hoàn thành quá trình tổng hợp của chúng trong phức hợp Golgi, các spakenolipids được vận chuyển đến các khoang tế bào khác thông qua các cơ chế được trung gian bởi các túi.

Sinh tổng hợp spakenolipids bao gồm ba sự kiện cơ bản: tổng hợp các bazơ chuỗi dài, sinh tổng hợp ceramide bằng liên kết của một axit béo thông qua liên kết amide và cuối cùng là sự hình thành các spakenolipids phức tạp bằng phương pháp của sự kết hợp của các nhóm cực trong carbon 1 của cơ sở spakenoid.

Ngoài việc tổng hợp de novo, sphingolipids cũng có thể được hình thành bằng cách thay thế hoặc tái chế các bazơ và ceramide chuỗi dài, có thể nuôi sống bể bơi spakenolipid.

Tổng hợp bộ xương ceramide

Sự sinh tổng hợp của ceramide, bộ xương sphingolipid, bắt đầu bằng sự ngưng tụ decarboxylative của một phân tử palmitoyl-CoA và L-serine. Phản ứng được xúc tác bởi một serase palmitoyl transferase (SPT) không đồng nhất, phụ thuộc vào pyridoxal phosphate và sản phẩm là 3-keto dihydrosphingosine.

Enzyme này bị ức chế bởi-halo-L-alanines và L-cycloserines. Trong nấm men nó được mã hóa bởi hai gen, trong khi ở động vật có vú có ba gen cho enzyme này. Vị trí hoạt động nằm ở phía tế bào chất của mạng lưới nội chất.

Vai trò của enzyme đầu tiên này được bảo tồn trong tất cả các sinh vật được nghiên cứu. Tuy nhiên, có một số khác biệt giữa các phân loại có liên quan đến vị trí dưới của enzyme: vi khuẩn là tế bào chất, của nấm men, thực vật và động vật nằm trong mạng lưới nội chất.

3-ketoesphinganine sau đó bị giảm bởi 3-ketoesphinganine reductase phụ thuộc NADPH để sản xuất sphinganine. Dihydroceramide synthase (sphinganine N-acyl transferase) sau đó acetylates sphinganine để sản xuất dihydroceramide. Các ceramide sau đó được hình thành bởi dihydroceramide desaturase / reductase, chèn một liên kết đôi ở vị trí 4-5.

Ở động vật có vú, có rất nhiều isoforms của ceramide synthase, mỗi liên kết một chuỗi axit béo cụ thể với các bazơ chuỗi dài. Do đó, ceramide synthase và các enzyme khác, elongase, cung cấp nguồn đa dạng chính của các axit béo trong spakenolipids.

Sự hình thành của spakenolipids cụ thể

Sphingomyelin được tổng hợp bằng cách chuyển một phosphocholine từ phosphatidylcholine sang ceramide, giải phóng diacylglycerol. Phản ứng liên kết các con đường truyền tín hiệu của sphingolipids và glycerophospholipids.

Ceramide phosphoethanolamine được tổng hợp từ phosphatidylethanolamine và ceramide trong một phản ứng tương tự như tổng hợp sprialomyelin, và một khi được hình thành có thể được methyl hóa thành sprialomyelin. Inositol phosphate ceramides được hình thành bằng cách transester hóa từ phosphatidylinositol.

Các glycosphingolipids được biến đổi chủ yếu trong phức hợp Golgi, trong đó các enzyme glycosyltransferase cụ thể tham gia vào việc bổ sung các chuỗi oligosacarit trong vùng ưa nước của khung xương ceramide.

Trao đổi chất

Sự phân hủy sp Breatholipid được thực hiện bởi các enzyme glucohydrolase và sphingomyelinase, chịu trách nhiệm loại bỏ các sửa đổi của các nhóm cực. Mặt khác, ceramidase tái tạo các chuỗi dài từ ceramides.

Các ganglioside bị suy thoái bởi một nhóm các enzyme lysosomal xúc tác cho việc loại bỏ các đơn vị đường từng bước, cuối cùng tạo ra một ceramide.

Một con đường thoái hóa khác bao gồm sự nội hóa của spakenolipids trong các túi nội tiết được gửi trở lại màng plasma hoặc được vận chuyển đến các lysosome nơi chúng bị thoái hóa bởi các hydrolase axit cụ thể.

Không phải tất cả các cơ sở chuỗi dài được tái chế, mạng lưới nội chất có một tuyến đường cho sự xuống cấp cuối cùng của những điều này. Cơ chế phân hủy này bao gồm quá trình phosphoryl hóa thay vì acyl hóa LCBs, tạo ra các phân tử tín hiệu có thể là chất nền hòa tan cho các enzyme lyase cắt LCBs-phosphate để tạo ra acyl aldehyd và phosphoethanolamine.

Quy định

Sự chuyển hóa của các lipit này được điều hòa ở nhiều cấp độ, một trong số đó là các enzyme chịu trách nhiệm tổng hợp, sửa đổi sau dịch mã và các cơ chế allosteric của chúng.

Một số cơ chế điều tiết là đặc trưng cho tế bào, để kiểm soát thời điểm phát triển tế bào mà chúng được tạo ra hoặc đáp ứng với các tín hiệu cụ thể.

Tài liệu tham khảo

  1. Bartke, N., & Hannun, Y. (2009). Hoạt chất sinh học Sphingolipids: Chuyển hóa và chức năng. Tạp chí nghiên cứu lipid, 50, 19.
  2. Breslow, D. K. (2013). Sprialolipid Cân bằng nội môi trong Mạng lưới nội chất và xa hơn. Quan điểm về cảng mùa xuân lạnh trong sinh học, 5 (4), a013326.
  3. Futerman, A. H., & Hannun, Y. A. (2004). Cuộc sống phức tạp của spakenolipids đơn giản. Báo cáo EMBO, 5 (8), 777-782.
  4. Harrison, P.J., Dunn, T., & Campopiano, D.J. (2018). Sinh tổng hợp sp Breatholipid ở người và vi khuẩn. Báo cáo sản phẩm tự nhiên, 35 (9), 921-954.
  5. Lahiri, S., & Futerman, A. H. (2007). Sự trao đổi chất và chức năng của sphingolipids và glycosphingolipids. Khoa học đời sống tế bào và phân tử, 64 (17), 2270-2284.
  6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (lần thứ 5). Freeman, W. H. & Công ty.
  7. Luckey, M. (2008). Sinh học cấu trúc màng: với nền tảng sinh hóa và sinh lý. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. Lấy từ www.cambridge.org/9780521856553
  8. Merrill, A. H. (2011). Con đường trao đổi chất sp Breatholipid và glycosphingolipid trong kỷ nguyên của sphingolipidomics. Nhận xét hóa học, 111 (10), 6387-6422.
  9. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Nguyên tắc sinh hóa của Lehninger. Phiên bản Omega (tái bản lần thứ 5).
  10. Vance, J. E., & Vance, D. E. (2008). Sinh hóa lipit, lipoprotein và màng. Trong Sinh hóa toàn diện mới Tập 36 (tái bản lần thứ 4). Yêu tinh.