Kardiolipino, taip pat žinomas kaip diphosphatidylglycerol, yra lipidų glicerofosfolípidos šeimos ir poliglicerofosfolípidos grupė. Jis randamas eukariotinių organizmų mitochondrinėse membranose, daugelio bakterijų plazminėje membranoje, taip pat kai kuriose archajose.
Tai atrado Pangbornas 1942 m., Ištyręs galvijo širdies audinio membraninius lipidus. Jos struktūra buvo pasiūlyta 1956 m., O cheminė sintezė įvyko maždaug po 10 metų.
Kardiolipino struktūra (Šaltinis: Edgar181 per „Wikimedia Commons“)
Kai kurie autoriai mano, kad jo buvimas apsiriboja ATP gaminančiomis membranomis, tokiomis kaip mitochondrijos eukariotuose, plazminės membranos bakterijose ir hidrogeninės (į mitochondrijas panašios organelės) kai kuriuose protistuose.
Endosimbiotikų teorijos pagrindams sustiprinti buvo panaudotas faktas, kad kardiolipinas randamas mitochondrijose ir bakterijų plazminėje membranoje. Teigiama, kad mitochondrijos atsirado eukariotų pirmtakų ląstelėse bakterijos fagocitozės būdu. tada ji tapo priklausoma nuo ląstelės ir atvirkščiai.
Jo biosintetinis būdas gyvūnams buvo aprašytas nuo 1970 iki 1972 m., Vėliau paaiškėjo, kad tai tas pats kelias, kuris vyksta augaluose, mielėse, grybuose ir bestuburiuose. Tai nėra labai gausus lipidas, tačiau ląstelėms reikia, kad jis tinkamai veiktų.
Šio fosfolipido svarba mitochondrijoms, taigi ir ląstelių metabolizmui, akivaizdi, kai dėl su tuo susijusių metabolinių kelių veiklos sutrikimų atsiranda žmogaus patologija, vadinama Barto sindromu (kardio-skeleto miopatija).
Struktūra
Kardiolipinas arba difosfatidilglicerolis yra sudarytas iš dviejų fosfatidinės rūgšties (paprasčiausio fosfolipido) molekulių, sujungtų per glicerolio molekulę.
Fosfatidinė rūgštis, viena iš įprastų tarpinių medžiagų kitų fosfolipidų biosintetiniuose keliuose, susideda iš glicerolio 3-fosfato molekulės, prie kurios esterinamos dvi riebalų rūgščių grandinės 1 ir 2 anglies vietose. jis taip pat žinomas kaip 1,2-diacilglicerolio 3-fosfatas.
Todėl kardiolipiną sudaro trys glicerolio molekulės: centrinis glicerolis, prijungtas prie fosfato grupės ties anglimi 1, kitos fosfato grupės prie anglies 3 ir hidroksilo grupės prie anglies 2; ir du „šoniniai“ gliceroliai.
Dvi „šoninės“ glicerolio molekulės yra prijungtos prie centrinės molekulės „glicerolio tilteliais“ per angliavandenilius 3 padėtyje. Angliuose 1 ir 2 padėtyse esterinamos dvi ilgio ir soties riebalų rūgščių grandinės. kintamasis.
Kardiolipinas yra lipidas, kuris gali sudaryti arba nesudaryti dvisluoksnių sluoksnių, atsižvelgiant į tai, ar yra dvivalenčių katijonų. Tai yra susiję su tuo, kad tai yra simetrinė molekulė, todėl ji svarbi membranose, atsakingose už energijos perdavimo procesus.
Kaip ir kiti poliglicerofosfolipidų grupės lipidai, kardiolipinas turi keletą hidroksilo grupių, kurios gali tarnauti riebalų rūgštims surišti. Todėl jis turi keletą pozicinių stereoizomerų.
Jūsų riebalų rūgštys
Įvairiais tyrimais nustatyta, kad riebiosios rūgštys, pritvirtintos prie kardiolipino šoninių glicerolio molekulių, paprastai yra nesočiosios, tačiau neprisotinimo laipsnis nenustatytas.
Taigi, tokios riebiosios rūgštys gali būti 14–22 anglies ilgio ir 0–6 dvigubų jungčių. Tai ir faktas, kad kardiolipinas turi keturias susietas riebalų rūgščių molekules, reiškia, kad gali būti keletas šio fosfolipido kintamųjų ir derinių.
Sintezė
Kardiolipino biosintezė, kaip ir galima tikėtis, prasideda fosfatidinės rūgšties arba 1,2-diacilglicerolio 3-fosfato sinteze iš glicerolio 3-fosfato ir riebalų rūgščių. Šis procesas vyksta eukariotų mitochondrijose ir bakterijų plazminėje membranoje.
Sintezė eukariotuose
Susiformavusi fosfatidinė rūgštis reaguoja su didelės energijos molekulėmis, analogiškomis ATP: CTP. Tuomet susidaro tarpinis, taip pat labai energijos, žinomas kaip fosfatidil-CMP. Aktyvuota fosfatidilo grupė perkeliama į hidroksilo grupę centrinės glicerolio molekulės, esančios kaip stuburas, C1 padėtyje.
Dėl šio proceso gaunama molekulė, vadinama fosfatidilglicerofosfatu, kuri hidrolizuojama gaunant fosfatidilglicerolį. Gaunama kita fosfatidilų grupė, suaktyvinta iš kitos fosfatidil-CMP molekulės, reakcija, katalizuojama fosfatidiltransferazės, dar vadinamos kardiolipino sintaze.
Fermento kardiolipino sintazė yra vidinėje mitochondrijų membranoje ir, atrodo, sudaro didelį kompleksą, bent jau mielėse. Jo genas yra išreikštas dideliais kiekiais audiniuose, kuriuose gausu mitochondrijų, tokiuose kaip stuburinių širdis, kepenys ir griaučių raumenys.
Jo aktyvumo reguliavimas didžiąja dalimi priklauso nuo tų pačių transkripcijos veiksnių ir endokrininių faktorių, kurie moduliuoja mitochondrijų biogenezę.
Susintetinęs vidinę mitochondrijų membraną, kardiolipinas turi būti perkeltas link išorinės mitochondrijų membranos, kad membranoje vyktų serija topologinių procesų ir būtų pritaikyti kiti tos pačios struktūros elementai.
Sintezė prokariotuose
Kardiolipino kiekis bakterijose gali būti labai įvairus ir daugiausia priklausomas nuo ląstelių fiziologinės būklės: paprastai jis yra mažesnis eksponentinio augimo fazėje ir gausesnis, kai yra jo sumažėjimas (pavyzdžiui, nejudančioje fazėje).
Jos biosintetinį kelią gali sukelti skirtingi streso dirgikliai, tokie kaip energijos trūkumas ar osmosinis stresas.
Iki fosfatidilglicerolio susidarymo procesas eukariotuose ir prokariotuose yra lygiavertis, tačiau prokariotuose fosfatidilglicerolis transesterifikacijos būdu gauna fosfatidilų grupę iš kitos fosfatidilglicerolio molekulės. Šią reakciją katalizuoja fosfolipazės D tipo fermentas, dar žinomas kaip kardiolipino sintazė.
Ši reakcija yra žinoma kaip „transfosfatidilinimo“ reakcija (iš angliškos „transphosfatidylation“), kai vienas iš fosfatidilglicerolių veikia kaip fosfatidilų grupės donoras, o kitas - kaip akceptorius.
funkcijos
Fizinės kardiolipino molekulių savybės, matyt, leidžia atlikti tam tikras sąveikas, kurios vaidina svarbų vaidmenį membranų, kur jos randamos, struktūroje.
Tarp šių funkcijų galima paminėti kai kurių membranų domenų diskriminaciją, sąveiką arba „kryžminimą“ su transmembraniniais baltymais ar jų padomeniais.
Dėl savo fizikinių ir cheminių savybių kardiolipinas yra atpažįstamas kaip lipidas, nesudarantis dvisluoksnio sluoksnio, tačiau kurio funkcija gali būti stabilizuoti ir „sutalpinti“ transmembraninius baltymus lipidų dvisluoksniuose sluoksniuose.
Jo elektrinės savybės, visų pirma, suteikia jam funkcijas protonų perdavimo procesuose, vykstančiuose mitochondrijose.
Nors ląstelės gali išgyventi be šio fosfolipido, kai kurie tyrimai nustatė, kad jis reikalingas optimaliam jų funkcionavimui.
Nuorodos
- Harayama, T., ir Riezman, H. (2018). Membraninių lipidų sudėties įvairovės supratimas. „Nature Reviews“, Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Membranos struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofizikiniais pagrindais. Cambridge University Press.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
- van Meer, G., Voelker, DR, ir Feigenson, GW (2008). Membraniniai lipidai: kur jie yra ir kaip jie elgiasi. Gamtos apžvalgos, 9, 112–124.
- „Vance“, JE ir „Vance“, DE (2008). Lipidų, lipoproteinų ir membranų biochemija. In New Comprehensive Biochemistry, 36 tomas (4-asis leidimas). Elsevier.