Сфингомиелинова структура, функции, синтез и метаболизъм

на сфингомиелина Той е най-разпространеният сфинголипид в животинските тъкани: наличието му е доказано във всички изследвани до момента клетъчни мембрани. Той има структурни сходства с фосфатидилхолина в групата на полярната глава, така че е класифициран и като фосфолипид (фосфосфинголипид).

През десетилетието на 1880-те години ученият Йохан Тудихум изолира етер-разтворим липиден компонент от мозъчната тъкан и го нарича сфингомиелин. По-късно, през 1927 г., структурата на този сфинголипид е докладвана като N-ацил-сфингозин-1-фосфохолин.

Подобно на другите сфинголипиди, сфингомиелин има както структурни, така и клетъчни сигнални функции и е особено разпространен в нервните тъкани, по-специално в миелина, обвивка, която покрива и изолира аксоните на някои неврони..

Неговото разпределение е изследвано чрез експерименти на субклетъчно фракциониране и ензимно разграждане със сфингомиелинази и резултатите показват, че повече от половината от сфингомиелина в еукариотните клетки се намира в плазмената мембрана. Това обаче зависи от типа на клетката. В фибробластите, например, той представлява почти 90% от общите липиди.

Либерализирането на процесите на синтез и метаболизма на този липид води до развитие на комплексни патологии или липидоза. Пример за това е наследствената болест на Ниман-Пик, характеризираща се с хепатоспленомегалия и прогресивна неврологична дисфункция..

индекс

• 1 Структура
• 2 Функции
  • 2.1 - Сигнализация
  • 2.2 -Структура
• 3 Резюме
• 4 Метаболизъм
• 5 Препратки

структура

Сфингомиелинът е амфипатична молекула, съставена от полярна глава и два аполарни опашка. Полярната главна група е молекула фосфохолин, така че може да изглежда подобно на глицерофосфолипид фосфатидилхолин (PC). Въпреки това, съществуват значителни разлики по отношение на междуфазовия и хидрофобния участък между тези две молекули.

Най-често срещаната база в сфингомиелинова молекула на бозайници е церамид, съставен от сфингозин (1,3-дихидрокси-2-амино-4-октадецен), който има двойна връзка в транс между въглеродните позиции 4 и 5 от въглеводородната верига. Неговото наситено производно, сфиганин, също е често срещано явление, но се намира в по-малка част.

Дължината на хидрофобните опашки на сфингомиелина варира от 16 до 24 въглеродни атома и съставът на мастните киселини варира в зависимост от тъканта.

Сфингомиелините на бялото вещество на човешкия мозък, например, притежават нервонова киселина, тези на сивото вещество съдържат главно стеаринова киселина, а преобладаващата форма в тромбоцитите е арахидоната..

Като цяло, има разлика в дължината между двете вериги на сфингомиелина на мастните киселини, която изглежда благоприятства "появата на междуоперационни" между въглеводородите в противоположните монослои. Това осигурява на мембраната особена стабилност и специални свойства по отношение на други, по-бедни мембрани в този сфинголипид..

В междинната област на молекулата сфингомиелинът притежава амидна група и свободен хидроксил в въглерод 3, които могат да служат като донори и акцептори на водородни връзки за вътрешно- и междумолекулни връзки, важни при дефинирането на латерални домени и взаимодействие. с различни типове молекули.

функции

-сигнализация

Продуктите на метаболизма на сфингозин -церамид, сфингозин, сфингозин 1-фосфат и диацилглицерол са важни клетъчни ефектори и му придават роля в множество клетъчни функции, като апоптоза, развитие и стареене, клетъчно сигнализиране, наред с други..

-структура

Благодарение на триизмерната "цилиндрична" структура на сфингомиелина, този липид може да образува по-компактни и подредени мембранни домени, които имат важни функционални последици от гледна точка на протеина, тъй като те могат да създадат специфични домейни за някои интегрални мембранни протеини..

В липидните и пещерните "салове"

Липидните салове, мембранните фази или микро-подредените домени на сфинголипиди като сфингомиелин, някои глицерофосфолипиди и холестерол, представляват стабилни платформи за свързване на мембранни протеини с различни функции (рецептори, транспортери и др.).

Caveolae са инвагинации на плазмената мембрана, които набират протеини с GPI котви и са богати на сфингомиелин..

Във връзка с холестерола

Холестеролът, поради своята структурна твърдост, значително влияе върху структурата на клетъчните мембрани, особено в аспектите, свързани с течливостта, поради което се счита за съществен елемент.

Тъй като сфингомиелини притежават и донори на водородни връзки и акцептори, се смята, че те са способни да образуват по-стабилни взаимодействия с молекулите на холестерола. Ето защо се казва, че има положителна корелация между нивата на холестерол и сфингомиелин в мембраните..

синтез

Синтез на сфингомиелин се осъществява в комплекс Golgi, където церамид, транспортиран от ендоплазмения ретикулум (ER), се модифицира чрез прехвърляне на фосфохолинова молекула от фосфатидилхолин, с едновременно освобождаване на молекула диацилглицерол. Реакцията се катализира от SM синтаза (церамид: фосфатидилхолин фосфохолин трансфераза).

Има и друг начин на производство на сфингомиелин, който може да се получи чрез прехвърляне на фосфоетаноламин от фосфатидилетаноламин (РЕ) към церамид, с последващо метилиране на фосфоетаноламин. Смята се, че това може да бъде особено важно в някои РЕ-богати нервни тъкани.

Сфингомиелин синтазата е намерена на луминалната страна на мембраната на комплекса Голджи, която съвпада с допълнителното цитоплазмено местоположение на сфингомиелина в повечето клетки..

Поради характеристиките на полярната група на сфингомиелина и очевидното отсъствие на специфични транслокази, топологичната ориентация на този липид зависи от ензимната синтаза..

метаболизъм

Разграждането на сфингомиелина може да се случи както в плазмената мембрана, така и в лизозомите. Лизозомната хидролиза до церамид и фосфохолин зависи от киселинната сфингомиелиназа, разтворима лизозомна гликопротеин, чиято активност има оптимално рН около 4.5..

Хидролизата в плазмената мембрана се катализира от сфингомиелиназа, която работи при рН 7,4 и изисква двувалентни магнезиеви или манганови йони да функционират. Други ензими, участващи в метаболизма и рециклирането на сфингомиелин, се откриват в различни органели, които са свързани помежду си чрез везикулозни транспортни пътища.

препратки

1. Barenholz, Y., & Thompson, Т. Е. (1999). Сфингомиелин: биофизични аспекти. Химия и физика на липиди, 102, 29-34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Сфинголипидна биохимия. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.). Пленум Прес.
3. Ковал, М., & Pagano, R. (1991). Вътреклетъчен транспорт и метаболизъм на сфингомиелин. 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-то изд.). Freeman, W. H. & Company.
5. Millat, G., Chikh, К., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Болест на Ниман-Пик тип С: спектър на мутации на HE1 и корелации на генотип / фенотип в групата NPC2. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Мембранни свойства на сфингомиелини. FEBS Letters, 531, 33-37.
7. Slotte, P. (1999). Взаимодействия на сфингомиелин - холестерол в биологични и моделни мембрани. Химия и физика на липиди, 102, 13-27.
8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Биохимия на липидите, липопротеините и мембраните. В New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.