Структура на фосфатидилетаноламин, биосинтеза и функции



на фосфатидилетаноамин (РЕ) е глицерофосфолипид в изобилие в плазмените мембрани на прокариотни организми. Напротив, в еукариотните клетъчни мембрани това е вторият най-разпространен глицерофосфолипид на вътрешната страна на плазмената мембрана след фосфатидилхолин.

Въпреки изобилието на фосфатидилетаноламин, неговото съдържание зависи не само от типа на клетката, но и от отделението и от специфичното време на жизнения цикъл на клетката, което се разглежда..

Биологичните мембрани са бариери, които определят клетъчните организми. Те не само имат защитни и изолиращи функции, но и са ключови за установяването на протеини, които изискват хидрофобна среда за оптимално функциониране..

И еукариотите, и прокариотите имат мембрани, съставени предимно от глицерофосфолипиди и в по-малка степен сфинголипиди и стероли..

Глицерофосфолипидите са амфипатни молекули, структурирани върху скелет на L-глицерол, който е естерифициран в позиции sn-1 и sn-2 с две мастни киселини с различна дължина и степен на насищане. В хидроксила на позиция sn-3 е естерифицирана от фосфатна група, която на свой ред може да се свърже с различни типове молекули, които водят до различни класове глицерофосфолипиди.

има голямо разнообразие на глицерофосфолипиди в клетъчната света, обаче, най-разпространените са фосфатидилхолин (PC), фосфатидилетаноламин (РЕ), фосфатидилсерин (PS), фосфатидилинозитол (PI), фосфатидинова киселина (РА), фосфатидилглицерол (PG) и кардиолипин (CL).

индекс

  • 1 Структура
  • 2 Биосинтеза
    • 2.1 Пътят на Кенеди
    • 2.2 Път на PSD
  • 3 Функции
  • 4 Препратки

структура

Структурата на фосфатидилетаноламин е открит от Baer сътр през 1952 г. Както е експериментално определена за всички глицерофосфолипиди, фосфатидилетаноламин съдържа молекула естерифицирана глицерол при зп-1 позиция и SN-2 с киселинни вериги мастни между 16 и 20 въглеродни атома.

мастни киселини, естерифицирани с SN-1 хидроксилната обикновено са наситени (няма двойни връзки) с дължина от 18 въглеродни атома, а веригите свързан в позиция на SN-2, са с по-голяма дължина и с една или повече ненаситености ( двойни връзки).

Степента на насищане на тези вериги допринася за еластичността на мембраната, което има голямо влияние върху вмъкването и секвестирането на протеините в бислоя..

Фосфатидилетаноламинът се счита за неламеларен глицерофосфолипид, тъй като има конична геометрична форма. Тази форма се дава от малкия размер на неговата полярна група или "глава", по отношение на веригите на мастни киселини, които съдържат хидрофобните "опашки"..

"Главата" или полярната група на фосфатидилетаноламин има цвитерйонна характеристика, тоест, тя притежава групи, които могат да бъдат положително и отрицателно заредени при определени условия на рН..

Тази функция ви позволява да установите водородни връзки с голямо количество аминокиселинни остатъци и тяхното разпределение на заряда е съществен детерминант за топологията на областите на много интегрирани мембранни протеини..

биосинтеза

В еукариотните клетки синтезът на структурни липиди е географски ограничен, като основното място на биосинтеза на ендоплазмения ретикулум (ER) и в по-малка степен на апарата на Golgi.

Съществуват четири независими биосинтетични пътища за производството на фосфатидилетаноламин: (1) път CDP-етаноламин, известен също като маршрут на Кенеди; (2) PSD път за декарбоксилиране на фосфатидилсерин (PS); (3) ацилирането на лизо-РЕ и (4) реакциите на основната промяна на полярната група на други глицерофосфолипиди.

Пътят на Кенеди

Биосинтезата на фосфатидилетаноламин по този начин е ограничена до ER и е показано, че при чернодробните клетки от хамстер това е основният производствен път. Състои се от три последователни ензимни етапа, катализирани от три различни ензима.

В първия етап фосфоетаноламинът и ADP се продуцират чрез действието на етаноламин киназа, която катализира ATP-зависимо фосфорилиране на етаноламин..

За разлика от растенията, нито бозайници, нито дрожди са способни да произвеждат този субстрат, така че трябва да се консумират в диетата или да се получат от разграждането на съществуващи фосфатидилетаноламин или сфингозин молекули..

Фосфоетаноламинът се използва от CTP: фосфоетаноламин цитидилтрансфераза (ET) за образуване на високоенергийно съединение CDP: етаноламин и неорганичен фосфат.

1,2-диацилглицерол етаноламин фосфотрансфераза (ЕТР) използва енергията, съдържаща се в CDP-етаноламин за ковалентно връзка с молекула етаноламин диацилглицерол поставете в мембраната, което води до фосфатидилетаноламин.

PSD маршрут

Този маршрут действа както при прокариоти, така и при дрожди и бозайници. При бактериите това се случва в плазмената мембрана, но при еукариотите се осъществява в областта на ендоплазмения ретикулум, който е в тясна връзка с митохондриалната мембрана..

При бозайниците маршрутът се катализира от един ензим, фосфатидилсерин декарбоксилаза (PSD1p), който е вграден в митохондриалната мембрана, чийто ген е кодиран от ядрото. Реакцията включва декарбоксилиране на PS до фосфатидилетаноламин.

Останалите две трасета (лизо-PE ацилиране и обмен калций-зависимо полярна група) се срещат в ендоплазмения ретикулум, но не допринасят значително за общото производство на фосфатидилетаноламин в еукариотни клетки.

функции

Глицерофосфолипидите имат три основни функции в клетката, включително структурни функции, съхранение на енергия и клетъчно сигнализиране..

Фосфатидилетаноламинът е свързан с закотвянето, стабилизирането и сгъването на многобройни мембранни протеини, както и с конформационните промени, необходими за функционирането на много ензими..

Експерименталният доказателство предполага фосфатидилетаноламин като ключов глицерофосфолипид в края на етапа на телофазата, по време на образуването на контрактилната пръстен и създаване fragmoplasto позволява мембрана разделяне на две дъщерни клетки.

Той също така има важна функция във всички процеси на сливане и делене (сливане и разделяне) на мембраните както на ендоплазмения ретикулум, така и на апарата на Голджи..

В Е. coli е доказано, че фосфатидилетаноламинът е необходим за правилното нагъване и функциониране на ензима лактоза пермеаза, така че се предполага, че той има роля на молекулярна "шаперон"..

Фосфатидилетаноламинът е основният донор на молекулата етаноламин, необходима за пост-транслационната модификация на множество протеини, като например GPI котви..

Този глицерофосфолипид е прекурсор на множество молекули с ензимна активност. В допълнение, молекули, получени от метаболизма му, както и диацилглицерол, фосфатидна киселина и някои мастни киселини, могат да действат като вторични пратеници. Освен това, той е важен субстрат за производството на фосфатидилхолин.

препратки

  1. Brouwers, J.F. H. M., Vernooij, Е. А. А. М., Tielens, A. G. M., & van Golde, L.M.G. (1999). Бързо разделяне и идентификация на молекулни видове фосфатидилетаноламин. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164-169. Възстановен от jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). Фосфатидилетаноламинът, продуциран във вътрешната митохондриална мембрана, е от съществено значение за комплексната функция на дрождевия цитохром bc1 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, Е., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Метаболизъм на фосфатидилетаноламин в здравето и заболяванията. Международен преглед на клетъчната и молекулярната биология (том 321). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T. K. (2010). Пътят на Кенеди - de novo синтез на фосфатидилетаноламин и фосфатидилхолин. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Разбиране на разнообразието на мембранния липиден състав. Nature Reviews Молекулярна клетъчна биология, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Мембранна структурна биология: с биохимични и биофизични основи. Университетска преса в Кембрудж. Изтеглено от cambrudge.org
  7. Seddon, J. М., Cevc, G., Kaye, R. D., & Marsh, D. (1984). Рентгенодифракционно изследване на полиморфизма на хидратирани диацил- и диалкилфосфатидилатоламини. Biochemistry, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A.M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T., & Cremer, P.S. (2017). Поддържали липидни билайери с фосфатидилетаноламин като основен компонент. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R., & Feignenson, G.W. (2008). Мембранни липиди: къде се намират и как се държат. Nature Reviews, 9, 112-124.
  10. Vance, J.E. (2003). Молекулярна и клетъчна биология на метаболизма на фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин. В K. Moldave (Ed.), Progress Nucleic Acid Research и молекулярна биология (стр. 69-111). Академик Прес.
  11. Vance, J.E. (2008). Фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин в клетки на бозайници: два метаболично свързани аминофосфолипиди. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J.E., & Tasseva, G. (2013). Образуване и функциониране на фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин в клетки на бозайници. Biochimica et Biophysica Acta - молекулярна и клетъчна биология на липиди, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X., & Zeisel, S.H. (2003). Фосфатидилетаноламин-N-метилтрансферазната активност и диетичният холин регулират липидния поток на черния дроб и плазмата и метаболизма на есенциалните мастни киселини при мишки. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386-3391.