Cấu trúc Phosphatidylethanolamine, sinh tổng hợp và chức năng



các phosphatidyletanolamine (PE) là một glycerophospholipid có nhiều trong màng sinh chất của sinh vật nhân sơ. Ngược lại, trong màng tế bào nhân chuẩn, đây là loại glycerophospholipid dồi dào thứ hai ở bên trong màng huyết tương sau phosphatidylcholine.

Mặc dù có nhiều phosphatidylethanolamine, sự phong phú của nó không chỉ phụ thuộc vào loại tế bào mà còn phụ thuộc vào ngăn và thời gian chu kỳ sống của tế bào cụ thể được xem xét.

Màng sinh học là những rào cản xác định các sinh vật tế bào. Chúng không chỉ có chức năng bảo vệ và cách ly mà còn là chìa khóa để thiết lập các protein đòi hỏi môi trường kỵ nước để hoạt động tối ưu.

Cả eukaryote và prokaryote đều có màng bao gồm chủ yếu là glycerophospholipids và ở mức độ thấp hơn là spakenolipids và sterol..

Các glycerophospholipids là các phân tử lưỡng tính có cấu trúc trên khung xương L-glycerol được ester hóa ở các vị trí sn-1 và sn-2 bởi hai axit béo có độ dài và mức độ bão hòa khác nhau. Trong hydroxyl của vị trí sn-3 được ester hóa bởi một nhóm phosphate, do đó có thể được nối với các loại phân tử khác nhau tạo ra các loại glycerophospholipids khác nhau.

Trong thế giới tế bào có nhiều loại glycerophospholipids, tuy nhiên, phổ biến nhất là phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS), phosphatidylinositol (PI), phosphatidic acid (PA) cardiolipin (CL).

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
  • 2 sinh tổng hợp
    • 2.1 Tuyến Kennedy
    • Đường dẫn 2.2 PSD
  • 3 chức năng
  • 4 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Cấu trúc của phosphatidylethanolamine được phát hiện bởi Baer và cộng sự vào năm 1952. Như đã được xác định bằng thực nghiệm cho tất cả các glycerophospholipids, phosphatidylethanolamine được hình thành bởi một phân tử glycerol được ester hóa ở các vị trí sn-1 và sn-2 với chuỗi axit axit béo từ 16 đến 20 nguyên tử carbon.

Các axit béo được este hóa trong hydroxyl sn-1 thường bão hòa (không có liên kết đôi) với độ dài tối đa 18 nguyên tử carbon, trong khi các chuỗi liên kết ở vị trí sn-2, có chiều dài dài hơn và có một hoặc nhiều chất không bão hòa ( liên kết đôi).

Mức độ bão hòa của các chuỗi này góp phần vào tính đàn hồi của màng, có ảnh hưởng lớn đến việc chèn và cô lập protein trong bộ đôi..

Phosphatidylethanolamine được coi là một glycerophospholipid không lamellar, vì nó có hình dạng hình học hình nón. Hình thức này được đưa ra bởi kích thước nhỏ của nhóm cực hoặc "đầu" của nó, liên quan đến các chuỗi axit béo bao gồm các "đuôi" kỵ nước.

"Nhóm" hoặc nhóm cực của phosphatidylethanolamine có đặc tính zwitterionic, nghĩa là nó sở hữu các nhóm có thể tích điện dương và âm trong các điều kiện pH nhất định.

Tính năng này cho phép bạn thiết lập liên kết hydro với một lượng lớn dư lượng axit amin và phân bố điện tích của chúng là một yếu tố quyết định thiết yếu cho cấu trúc liên kết của các miền của nhiều protein màng tích hợp.

Sinh tổng hợp

Trong các tế bào nhân chuẩn, sự tổng hợp lipit cấu trúc bị hạn chế về mặt địa lý, là nơi sinh tổng hợp chính của mạng lưới nội chất (ER) và ở mức độ thấp hơn là bộ máy Golgi.

Có bốn con đường sinh tổng hợp độc lập để sản xuất phosphatidylethanolamine: (1) tuyến CDP-ethanolamine, còn được gọi là tuyến Kennedy; (2) lộ trình PSD cho quá trình khử carboxyl của phosphatidylserine (PS); (3) sự acyl hóa lyso-PE và (4) các phản ứng thay đổi bazơ của nhóm cực của glycerophospholipids khác.

Tuyến đường Kennedy

Quá trình sinh tổng hợp phosphatidylethanolamine theo con đường này chỉ giới hạn ở ER và người ta đã chứng minh rằng trong tế bào gan chuột đồng, đây là con đường sản xuất chính. Nó bao gồm ba bước enzyme liên tiếp được xúc tác bởi ba enzyme khác nhau.

Trong bước đầu tiên, phosphoethanolamine và ADP được sản xuất bởi tác dụng của ethanolamine kinase, xúc tác quá trình phosphoryl hóa phụ thuộc ATP của ethanolamine.

Không giống như thực vật, cả động vật có vú và nấm men đều không có khả năng sản xuất chất nền này, vì vậy nó phải được tiêu thụ trong chế độ ăn uống hoặc thu được từ sự phân hủy của các phân tử phosphatidylethanolamine hoặc spakenosine trước đó..

Phosphoethanolamine được sử dụng bởi CTP: phosphoethanolamine cytidyltransferase (ET) để tạo thành hợp chất năng lượng cao CDP: ethanolamine và phosphate vô cơ.

1,2-diacylglycerol ethanolamine phosphotransferase (ETP) sử dụng năng lượng có trong liên kết CDP-ethanolamine để liên kết cộng hóa trị ethanolamine với một phân tử diacylglycerol được đưa vào màng, dẫn đến phosphatidyletanolamine.

Tuyến đường PSD

Tuyến này hoạt động cả ở sinh vật nhân sơ và nấm men và động vật có vú. Ở vi khuẩn, nó xuất hiện trong màng sinh chất, nhưng ở sinh vật nhân chuẩn, nó diễn ra trong một khu vực của mạng lưới nội chất có mối quan hệ chặt chẽ với màng ty thể.

Ở động vật có vú, con đường được xúc tác bởi một enzyme duy nhất, phosphatidylserine decarboxylase (PSD1p), được nhúng vào màng trong ty thể, có gen được mã hóa bởi nhân. Phản ứng liên quan đến quá trình khử carboxyl của PS thành phosphatidylethanolamine.

Hai con đường còn lại (acyl hóa lyso-PE và trao đổi phụ thuộc canxi phụ thuộc cực) xảy ra trong mạng lưới nội chất, nhưng không đóng góp đáng kể vào tổng sản xuất phosphatidylethanolamine trong các tế bào nhân chuẩn.

Chức năng

Glycerophospholipids có ba chức năng chính trong tế bào, bao gồm chức năng cấu trúc, lưu trữ năng lượng và tín hiệu tế bào..

Phosphatidylethanolamine có liên quan đến việc neo, ổn định và gấp nhiều protein màng, cũng như những thay đổi về hình dạng cần thiết cho hoạt động của nhiều enzyme.

Có bằng chứng thực nghiệm cho thấy phosphatidylethanolamine là một glycerophospholipid quan trọng trong giai đoạn cuối của telophase, trong quá trình hình thành vòng co thắt và thành lập màng tế bào cho phép phân chia màng của hai tế bào con..

Nó cũng có một chức năng quan trọng trong tất cả các quá trình hợp hạch và phân hạch (liên kết và tách) của màng của cả mạng lưới nội chất và bộ máy Golgi..

Ở E.coli, người ta đã chứng minh rằng phosphatidylethanolamine là cần thiết cho sự gấp nếp và chức năng chính xác của enzyme permease, do đó người ta đã đề xuất rằng nó có vai trò của "chaperone" phân tử.

Phosphatidylethanolamine là nhà tài trợ chính của phân tử ethanolamine cần thiết cho sự biến đổi sau dịch mã của nhiều protein, chẳng hạn như neo GPI..

Glyxerophospholipid này là tiền chất của nhiều phân tử có hoạt tính enzyme. Ngoài ra, các phân tử có nguồn gốc từ quá trình trao đổi chất của nó, cũng như diacylglycerol, axit photphatidic và một số axit béo, có thể đóng vai trò là sứ giả thứ hai. Ngoài ra, nó là chất nền quan trọng để sản xuất phosphatidylcholine.

Tài liệu tham khảo

  1. Brouwers, J. F. H. M., Vernooij, E. A. A. M., Tielens, A. G. M., & van Golde, L. M. G. (1999). Tách nhanh và xác định các loài phân tử phosphatidylethanolamine. Tạp chí nghiên cứu lipid, 40 (1), 164-169. Phục hồi từ jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). Phosphatidylethanolamine được sản xuất trong màng ty thể bên trong là điều cần thiết cho chức năng phức hợp men cytochrom bc1 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Chuyển hóa Phosphatidylethanolamine trong sức khỏe và bệnh tật. Đánh giá quốc tế về sinh học tế bào và phân tử (Tập 321). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T. K. (2010). Sự tổng hợp của con đường Kennedy-de novo của phosphatidylethanolamine và phosphatidylcholine. Cuộc sống IUBMB, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Hiểu sự đa dạng của thành phần màng lipid. Tự nhiên Nhận xét Sinh học tế bào phân tử, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Sinh học cấu trúc màng: với nền tảng sinh hóa và sinh lý. Nhà xuất bản Đại học Cambrudge. Lấy từ cambrudge.org
  7. Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, R. D., & Marsh, D. (1984). Nghiên cứu nhiễu xạ tia X về tính đa hình của hydrat Diacyl- và Dialkylphosphatidylethanolamines. Hóa sinh, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A.M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T., & Cremer, P.S. (2017). Hỗ trợ song song lipid với Phosphatidylethanolamine là thành phần chính. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R., & Feignenson, G. W. (2008). Lipid màng: nơi họ đang ở và cách họ cư xử. Nhận xét tự nhiên, 9, 112-124.
  10. Vance, J. E. (2003). Sinh học phân tử và tế bào của Phosphatidylserine và Phosphatidylethanolamine Chuyển hóa. Trong K. Moldave (Ed.), Tiến trình nghiên cứu axit nucleic và sinh học phân tử (trang 69-111). Báo chí học thuật.
  11. Vance, J. E. (2008). Phosphatidylserine và phosphatidylethanolamine trong tế bào động vật có vú: hai aminophospholipids liên quan đến chuyển hóa. Tạp chí Nghiên cứu Lipid, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J. E., & Tasseva, G. (2013). Sự hình thành và chức năng của phosphatidylserine và phosphatidylethanolamine trong tế bào động vật có vú. Biochimica et Biophysica Acta - Sinh học phân tử và tế bào của lipid, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X., & Zeisel, S.H. (2003). Hoạt tính Phosphatidylethanolamine-N-methyltransferase và choline trong chế độ ăn uống điều chỉnh thông lượng lipid huyết tương gan và chuyển hóa axit béo thiết yếu ở chuột. Tạp chí Dinh dưỡng, 133 (11), 3386-3391.