Sfingomyelinstruktur, funktioner, syntes och metabolism



den sfingomyelin Det är den mest rikliga sfingolipiden i djurvävnader: dess närvaro har bevisats i alla cellmembran som hittills studerats. Den har strukturella likheter med fosfatidylkolin i polarhuvudets grupp, så det klassificeras också som fosfolipid (fosfosfingolipid).

Under årtiondet av 1880-talet isolerade forskaren Johann Thudichum en eterlöslig lipidkomponent från hjärnvävnad och namngav den sphingomyelin. Senare 1927 rapporterades strukturen hos denna sfingolipid som N-acyl-sfingosin-1-foskokolin.

Liksom andra sfingolipider, har sfingomyelin både strukturella och cellulära signaleringsfunktioner, och är särskilt rikligt förekommande i nervvävnad, specifikt i myelinskidan som täcker och isolerar axoner av vissa neuroner.

Distributionen har studerats av subcellulära fraktione experiment och enzymatisk nedbrytning med sfingomyelinas, och resultaten indikerar att mer än hälften av sfingomyelin i eukaryota celler är beläget i plasmamembranet. Det beror dock på celltypen. I fibroblaster representerar den till exempel nästan 90% av de totala lipiderna.

Avregleringen av syntesprocesserna och ämnesomsättningen av denna lipid leder till utvecklingen av komplexa patologier eller lipidos. Ett exempel på detta är den ärftliga Niemann-Pick-sjukdomen, kännetecknad av hepatosplenomegali och progressiv neurologisk dysfunktion.

index

  • 1 struktur
  • 2 funktioner
    • 2.1 - Signalering
    • 2.2-struktur
  • 3 sammanfattning
  • 4 Metabolism
  • 5 referenser

struktur

Sphingomyelin är en amfipatisk molekyl bestående av ett polärt huvud och två apolära svansar. Polarhuvudgruppen är en molekyl foskosolin, så den kan likna glycerofosfolipidfosfatidylkolin (PC). Det finns emellertid väsentliga skillnader beträffande den gränsytande och hydrofoba regionen mellan dessa två molekyler.

Den vanligaste basen i en molekyl är sfingomyelin ceramid däggdjurs sammansatt av sfingosin (1,3-dihydroxi-2-amino-4-oktadecen), som har en trans-dubbelbindning mellan kolatomerna i ställningarna 4 och 5 i kolvätekedjan. Dess mättade derivat, sfinganin, är också vanligt, men är i lägre andel.

Längden av de hydrofoba svansarna av sfingomyelin varierar från 16 till 24 kolatomer och kompositionen av fettsyror varierar beroende på vävnaden.

Sfingomyelinerna av den vita substansen av den mänskliga hjärnan har till exempel nervonsyra, de av den gråa substansen innehåller huvudsakligen stearinsyra och den framträdande formen i blodplättarna är arakidonatet..

det är i allmänhet en skillnad i längd mellan de två fettsyrakedjor av sfingomyelin, vilket tycks gynna fenomen av "interdigiterande" kolvätena i motsatta monoskikt. Detta ger membranet speciell stabilitet och speciella egenskaper med avseende på andra, sämre membran i denna sfingolipid..

I gränsregionen av molekylen, har sfingomyelin en amidgrupp och en fri hydroxyl vid C-3, som kan tjäna som givarna och acceptorer för vätebindningar och intermolekylära bindningar inträ- viktiga i definierande domäner och interaktion sida med olika typer av molekyler.

funktioner

-signalering

Produkter av metabolism -ceramida sfingosin, sfingosin, sfingosin 1-fosfat och diacilglicerol- är viktiga cellulära effektenheter och ge den en roll i flera cellulära funktioner, såsom apoptos, utveckling och åldrande, cellsignalering, etc..

-struktur

Tack vare den "cylindriska" tre-dimensionella strukturen hos sfingomyelin, kan denna lipid bilda domäner av mer kompakt och ordnad membran, som har viktiga funktionella implikationer från punkten av protein vy, eftersom de kan etablera specifika domäner för vissa integrala membranproteiner.

I lipid- och caveolas "flottor"

Lipidaggregat, membran faser eller beordrade mikrodomäner sfingolipid sfingomyelin, vissa glycerofosfolipider och kolesterol för associering representerar stabila membranprotein-plattformar med olika funktioner (receptorer, transportörer, etc).

Caveolae är invaginationer av plasmamembranet som rekryterar proteiner med GPI-ankare och är också rika på sfingomyelin.

I relation till kolesterol

Kolesterol, på grund av dess strukturella styvhet, påverkar väsentligen strukturen hos cellmembran, särskilt i aspekter relaterade till fluiditet, varför det anses vara ett väsentligt element.

Eftersom sfingomyeliner har både vätebindningsdonorer och -acceptorer, antas de kunna bilda mer "stabila" interaktioner med kolesterolmolekyler. Det är därför som det sägs att det finns en positiv korrelation mellan nivåerna av kolesterol och sfingomyelin i membranen.

syntes

Syntesen av sfingomyelin sker i Golgi-komplexet, där ceramid transporteras från det endoplasmatiska retiklet (ER) modifieras genom överföring av fosfokolin från fosfatidylkolin molekyl, med den åtföljande frisättning av en molekyl av diacylglycerol. Reaktionen katalyseras av SM-syntas (ceramid: fosfatidylkolin fosfokolin transferas).

Det finns ett annat sätt att framställa sfingomyelin kan ske genom överföring av en fosfoetanolamin från fosfatidyletanolamin (PE) till ceramid, med efterföljande metylering av fosfoetanolamin. Det anses att detta kan vara särskilt viktigt i vissa PE-rika nervvävnader.

Sfingomyelin syntas ligger på den luminala sidan av membranet av Golgi-komplexet, som sammanfaller med den extra cytoplasmatiska lokaliseringen av sfingomyelin i de flesta av cellerna.

På grund av egenskaperna hos den polära gruppen sphingomyelin och den uppenbara frånvaron av specifika translokaser beror den topologiska orienteringen av denna lipid på enzymsyntetaset..

metabolism

Nedbrytningen av sfingomyelin kan uppträda både i plasmamembranet och i lysosomer. Lysosomal hydrolys till ceramid och fosfokolin beror på surt sfingomyelinas, ett lösligt lysosomalt glykoprotein vars aktivitet har ett optimalt pH omkring 4,5.

Hydrolysen i plasmamembranet katalyseras av ett sfingomyelinas som arbetar vid pH 7,4 och kräver att divalenta magnesium- eller manganjoner fungerar. Andra enzymer som är involverade i metabolismen och återvinningen av sfingomyelin finns i olika organeller som är förbundna med varandra via de vesikulära transportvägarna.

referenser

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T. E. (1999). Sphingomyelin: biofysiska aspekter. Kemi och fysik av lipider, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1: a red.). Plenum Press.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Intracellulär transport och metabolisering av sfingomyelin. 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: e upplagan). Freeman, W.H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Niemann-Picksjukdomstyp C: Spektrum av HE1-mutationer och genotyp / fenotypskorrelationer i NPC2-gruppen. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membranegenskaper hos sfingomyeliner. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - kolesterolinteraktioner i biologiska och modellmembran. Kemi och fysik av lipider, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Biokemi av lipider, lipoproteiner och membran. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.