Сфінгомієлін структура, функції, синтез і метаболізм



The сфінгомієлін Це найпоширеніший сфінголіпід в тканинах тварин: його наявність була доведена у всіх досліджених до теперішнього часу клітинних мембранах. Він має структурні подібності з фосфатидилхоліном в групі полярної голови, тому він також класифікується як фосфоліпід (фосфосфінголіпід).

У десятиріччі 1880-х рр. Вчений Йоган Тудіхум виділив з тканини мозку розчинний у ефірі ліпідний компонент і назвав його сфінгоміеліном. Пізніше, в 1927 р., Структура цього сфінголіпіду повідомлялася як N-ацил-сфингозин-1-фосфохолин.

Як і інші сфінголіпіди, сфінгомієлін має як структурні, так і клітинні сигнальні функції, і особливо багато в нервових тканинах, зокрема в мієліні, оболонці, яка охоплює і ізолює аксони певних нейронів..

Його розподіл вивчали за допомогою експериментів субклітинного фракціонування та ферментативної деградації зі сфінгомієліназами, і результати показують, що більше половини сфінгомієліну в еукаріотичних клітинах виявлено в плазматичній мембрані. Однак це залежить від типу клітини. У фібробластах, наприклад, він становить майже 90% загальних ліпідів.

Дерегуляція процесів синтезу та метаболізму цього ліпіду призводить до розвитку складних патологій або ліпідозу. Прикладом цього є спадкова хвороба Німана-Піка, що характеризується гепатоспленомегалією і прогресуючою неврологічною дисфункцією..

Індекс

  • 1 Структура
  • 2 Функції
    • 2.1 - Сигналізація
    • 2.2 - Структура
  • 3 Підсумок
  • 4 Метаболізм
  • 5 Посилання

Структура

Сфінгомієлін - амфіпатична молекула, що складається з полярної голови і двох аполярних хвостів. Полярна головна група являє собою молекулу фосфохоліну, тому вона може виглядати схожою на глицерофосфолипид фосфатидилхолін (ПК). Однак існують істотні відмінності щодо міжфазної і гідрофобної області між цими двома молекулами.

Найбільш поширеною базою в молекулі сфінгомієліну ссавців є церамід, що складається зі сфінгозину (1,3-дигідрокси-2-аміно-4-октадецен), який має подвійний зв'язок в переході між вуглеками положень 4 і 5 вуглеводневої ланцюга. Його насичене похідне, сфінганін, також поширене, але воно виявляється в меншій пропорції.

Довжина гідрофобних хвостів сфінгомієліну становить від 16 до 24 атомів вуглецю, а склад жирних кислот змінюється в залежності від тканини.

Сфінгомієліни білої речовини людського мозку, наприклад, володіють нервової кислотою, сірі речовини містять переважно стеаринову кислоту, а переважаючою формою в тромбоцитах є арахідонат..

Взагалі, існує невідповідність в довжині між двома ланцюгами жирних кислот сфінгомієліну, що, здається, сприяє явищам "міжпальцевого" між вуглеводнями в протилежних моношарах. Це забезпечує мембрані особливу стабільність і особливі властивості щодо інших, бідніших мембран у цьому сфинголипиде..

В міжфазної області молекули, сфінгоміеліна має амидную групу і вільну гідроксильну групу в положенні С-3, який може служити в якості донорів і акцепторів для водневих зв'язків і міжмолекулярних зв'язків інтра- важливо при визначенні областей і стороні взаємодії з різними типами молекул.

Функції

-Вивіски

Продукти метаболізму -ceramida сфингозин, сфингозин, сфингозин-1-фосфат і diacilglicerol- є важливими клітинними ефекторами і надати йому певну роль в декількох клітинних функціях, такі як апоптоз, розвиток і старіння, клітинної сигналізація і т.д..

-Структура

Завдяки «циліндричної» тривимірний структурі сфінгомієліни, цей ліпід може утворювати домени більш компактною і впорядкованої мембрани, яка має важливі функціональні наслідки з точки зору білка, так як вони можуть створити певні домени для деяких інтегральних мембранних білків.

У ліпідних і кавелочних "плотах"

Ліпідні плоти, мембранні фази або мікроупорядковані домени сфінголіпідів, такі як сфінгомієлін, деякі гліцерофосфоліпіди і холестерин, являють собою стабільні платформи для асоціації мембранних білків з різними функціями (рецептори, транспортери і т.д.).

Caveolae - це інвагінації плазматичної мембрани, які рекрутують білки з якорями GPI, а також багаті на сфінгомієлін.

Щодо холестерину

Холестерин, в силу своєї структурної жорсткості, істотно впливає на структуру клітинних мембран, особливо в аспектах, пов'язаних з плинністю, тому він вважається істотним елементом.

Оскільки сфінгомієліни володіють донорами і акцепторами водневих зв'язків, вважається, що вони здатні утворювати більш «стабільні» взаємодії з молекулами холестерину. Саме тому сказано, що існує позитивна кореляція між рівнями холестерину і сфінгомієліну в мембранах..

Синтез

Синтез сфінгомієліни відбувається в комплексі Гольджі, де кераміди, що транспортуються з ЕПР (ER), модифікують шляхом передачі фосфохоліна від молекули фосфатидилхоліну, з супутнім вивільненням однієї молекули діацілгліцерін. Реакція каталізується SM-синтази (цераміди: фосфатидилхолін фосфохолін трансфераза).

Існує також інший шлях виробництва сфінгомієліну, який може відбуватися шляхом перенесення фосфоэтаноламіну з фосфатидилэтаноламіну (PE) на церамид, з подальшим метилювання фосфоэтаноламина. Вважається, що це може бути особливо важливим у деяких нервових тканинах, багатих РЕ.

Сфінгомієлін-синтаза виявлена ​​на просвітній стороні мембрани комплексу Гольджі, що збігається з додатковим цитоплазматичним розташуванням сфінгомієліну в більшості клітин.

Внаслідок характеристик полярної групи сфінгомієліну і явної відсутності специфічних транслоказ топологічна орієнтація цього ліпіду залежить від ферменту-синтази..

Метаболізм

Деградація сфінгомієліну може відбуватися як в плазматичній мембрані, так і в лізосомах. Лізосомний гідроліз до цераміду і фосфохоліну залежить від кислого сфінгомієлінази, розчинної лізосомального глікопротеїну, активність якого має оптимальне значення рН близько 4,5..

Гідроліз в плазматичній мембрані каталізується сфінгомієліназою, що працює при рН 7,4, і вимагає функціонування іонів двовалентного магнію або марганцю. Інші ферменти, що беруть участь у метаболізмі і рециркуляції сфінгомієліну, знаходяться в різних органелах, які з'єднані один з одним через везикулярні шляхи транспортування.

Список літератури

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T.E. (1999). Сфінгомієлін: біофізичні аспекти. Хімія та фізика ліпідів, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Біохімія сфінголіпідів. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1-е вид.). Пленум Прес.
  3. Коваль М., Пагано Р. (1991). Внутрішньоклітинний транспорт і метаболізм сфінгомієліну. 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-е изд.). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Хвороба Німана-Піка типу C: спектр мутацій HE1 та кореляції генотипу / фенотипу в групі NPC2. Am. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Мембранні властивості сфінгомієлінів. FEBS Letters, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Сфінгомієлін - холестеринові взаємодії в біологічних і модельних мембранах. Хімія та фізика ліпідів, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E., & Vance, D.E. (2008). Біохімія ліпідів, ліпопротеїнів та мембран. У New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4-е изд.). Elsevier.