Sphingomyelin struktur, funktioner, syntese og metabolisme



den sphingomyelin Det er den mest rigelige sphingolipid i dyrevæv: dets tilstedeværelse er bevist i alle de hidtil studerede cellemembraner. Det har strukturelle ligheder med phosphatidylcholin i gruppen af ​​polarhovedet, så det er også klassificeret som phospholipid (phosphoesphingolipid).

I årtierne af 1880'erne isolerede forsker Johann Thudichum en etheropløselig lipidkomponent fra hjernevæv og kaldte det sphingomyelin. Senere i 1927 blev strukturen af ​​denne sphingolipid rapporteret som N-acyl-sphingosin-1-phosphocholin.

Ligesom andre sphingolipider, sphingomyelin har både strukturelle og cellulære signaleringsfunktioner, og er især rigelige i nervevæv, især i myelinskeden, der dækker og isolerer axoner af visse neuroner.

Fordelingen er blevet undersøgt af subcellulære fraktioneringseksperimenter og enzymatisk nedbrydning med sphingomyelinase, og resultaterne indikerer, at mere end halvdelen af ​​sphingomyelin i eukaryote celler er placeret i plasmamembranen. Det afhænger dog af celletypen. I fibroblaster repræsenterer den for eksempel næsten 90% af de totale lipider.

Dereguleringen af ​​syntesemetoder og metabolisme af dette lipid fører til udvikling af komplekse patologier eller lipidose. Et eksempel på disse er den arvelige Niemann-Pick-sygdom, der er karakteriseret ved hepatosplenomegali og progressiv neurologisk dysfunktion.

indeks

  • 1 struktur
  • 2 funktioner
    • 2.1 - Signalering
    • 2.2 -struktur
  • 3 Sammenfatning
  • 4 Metabolisme
  • 5 referencer

struktur

Sphingomyelin er et amfipatisk molekyle sammensat af et polært hoved og to apolære haler. Polarhovedgruppen er et molekyle af phosphocholin, så det kan se ud som glycerophospholipidphosphatidylcholin (PC). Der er imidlertid betydelige forskelle med hensyn til grænsefladen og hydrofob regionen mellem disse to molekyler.

Den mest almindelige base i et molekyle er sphingomyelin mammal ceramid sammensat af sphingosin (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadecen), der har en trans-dobbeltbinding mellem carbonatomerne i positionerne 4 og 5 i carbonhydridkæden. Dets mættede derivat, sphinganin, er også almindeligt, men findes i en mindre andel.

Længden af ​​de hydrofobe haler af sphingomyelin varierer fra 16 til 24 carbonatomer, og sammensætningen af ​​fedtsyrer varierer afhængigt af vævet.

Sfingomyelinerne af den hvide stof af den menneskelige hjerne har for eksempel nerveonsyre, de af det grå stof indeholder hovedsageligt stearinsyre, og den fremherskende form i blodpladerne er arachidonatet..

der generelt en forskel på længden mellem de to fedtsyrekæder af sphingomyelin, hvilket synes at begunstige fænomenerne "interdigiterende" carbonhydriderne i modsatte monolag. Dette giver membranen særlig stabilitet og særlige egenskaber med hensyn til andre, dårligere membraner i denne sphingolipid..

I grænseflade-region af molekylet, sphingomyelin har en amidgruppe og en fri hydroxylgruppe ved C-3, der kan tjene som donorer og acceptorer for hydrogenbindinger og intermolekylære bindinger intra- vigtig definerer domæner og interaktion side med forskellige typer af molekyler.

funktioner

-signalering

Produkter af metabolisme -ceramida sphingosin, sphingosin, sphingosin 1-phosphat og diacilglicerol- er vigtige cellulære effektorer og giver det en rolle i flere cellulære funktioner, såsom apoptose, udvikling og aldring, cellesignalering, etc..

-struktur

Takket være den "cylindriske" tredimensionale struktur af sphingomyelin, kan dette lipid danne domæner af mere kompakt og overskuelig membran, som har vigtige funktionelle konsekvenser ud fra et protein visning, da de kan fastsætte specifikke domæner for nogle integrale membranproteiner.

I lipid og caveolas "flåder"

Lipidklumper, membran faser eller bestilt mikro domæner sphingolipid sphingomyelin, nogle glycerophospholipider og kolesterol for foreningen repræsenterer stabile membranproteinmiceller platforme med forskellige funktioner (receptorer, transportører, etc.).

Caveolae er invaginationer af plasmamembranen, der rekrutterer proteiner med GPI-ankre og er også rige på sphingomyelin.

I relation til kolesterol

Cholesterol påvirker på grund af dets strukturelle stivhed signifikant strukturen af ​​cellemembraner, især i aspekter relateret til fluiditet, hvorfor det betragtes som et væsentligt element.

Fordi sphingomyeliner har både hydrogenbindingsdonorer og -acceptorer, menes de at være i stand til at danne mere "stabile" interaktioner med kolesterolmolekyler. Derfor er det sagt, at der er en positiv sammenhæng mellem niveauerne af kolesterol og sphingomyelin i membranerne.

syntese

Syntesen af ​​sphingomyelin forekommer i Golgi-komplekset, hvor ceramid transporteret fra det endoplasmatiske reticulum (ER) er modificeret ved overførsel af phosphocholin fra phosphatidylcholin molekyle, med samtidig frigivelse af et molekyle af diacylglycerol. Reaktionen katalyseres ved hjælp af SM-syntase (ceramid: phosphatidylcholinphosphocholintransferase).

Der er en anden måde at producere sphingomyelin kan opstå ved overførsel af en phosphoethanolamin fra phosphatidylethanolamin (PE) til ceramid, med efterfølgende methylering af phosphoethanolamin. Det menes, at dette kan være særligt vigtigt i nogle PE-rige nervevæv.

Sphingomyelin syntase ligger på den luminale side af membranen af ​​Golgi-komplekset, som falder sammen med ekstra cytoplasmatiske placering af sphingomyelin i de fleste af cellerne.

På grund af egenskaberne af den polære gruppe af sphingomyelin og det tilsyneladende fravær af specifikke translokaser afhænger den topologiske orientering af dette lipid på enzymsyntasen..

stofskifte

Nedbrydningen af ​​sphingomyelin kan forekomme både i plasmamembranen og i lysosomer. Lysosomal hydrolyse til ceramid og phosphocholin afhænger af sur sfingomyelinase, et opløseligt lysosomalt glycoprotein, hvis aktivitet har en optimal pH omkring 4,5.

Hydrolysen i plasmamembranen katalyseres af en sfingomyelinase, der virker ved pH 7,4 og kræver, at divalente magnesium- eller manganioner fungerer. Andre enzymer involveret i metabolisme og genbrug af sphingomyelin findes i forskellige organeller, der er forbundet til hinanden gennem de vesikulære transportveje.

referencer

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T. E. (1999). Sphingomyelin: biofysiske aspekter. Kemi og fysik af lipider, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1. udgave). Plenum Tryk.
  3. Koval, M. & Pagano, R. (1991). Intracellulær transport og metabolisme af sphingomyelin. Biochimic, 1082, 113-125.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Niemann-Pick-sygdomstype C: Spektrum af HE1-mutationer og genotype / phenotype-korrelationer i NPC2-gruppen. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membranegenskaber af sfingomyeliner. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - kolesterolinteraktioner i biologiske og model membraner. Kemi og fysik af lipider, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Biokemi af lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. udgave). Elsevier.