SFINGOMIELINAS: STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, SINTEZĖ IR METABOLIZMAS - BIOLOGIJA - 2025

Sfingomieliną yra gausiausias kremų gyvūnų audiniuose: yra žinoma, kad pasitaiko visose ląstelių membranose mokėsi iki šiol. Jis turi struktūrinių panašumų su fosfatidilcholinu pagal polinę galvos grupę, todėl jis taip pat klasifikuojamas kaip fosfolipidas (fosfosfingolipidas).

1880-aisiais mokslininkas Johanas Thudichumas iš smegenų audinio išskyrė eteryje tirpių lipidų komponentą ir pavadino jį sfingomielinu. Vėliau, 1927 m., Šio sfingolipido struktūra buvo pranešta kaip N-acil-sfingozino-1-fosfocholinas.

Sfingomielino struktūra (Šaltinis: Jag123 angliškoje Vikipedijoje, per „Wikimedia Commons“)

Kaip ir kiti sfingolipidai, sfingomielinas turi ir struktūrinę, ir ląstelių signalinę funkciją, ir jo ypač gausu nerviniuose audiniuose, ypač mielino, apvalkalo, dengiančio ir izoliuojančio tam tikrų neuronų aksonus.

Jo pasiskirstymas buvo tiriamas atliekant subceluliarinę frakcionavimą ir fermentinio skilimo eksperimentus su sfingomielinazėmis. Rezultatai rodo, kad daugiau kaip pusė efariotinėse ląstelėse esančio sfingomielino yra plazmos membranoje. Tačiau tai priklauso nuo langelio tipo. Pavyzdžiui, fibroblastai sudaro beveik 90% visų lipidų.

Dėl šio lipido sintezės ir metabolizmo procesų sutrikimo atsiranda sudėtingų patologijų ar lipidozių. Jų pavyzdys yra paveldima Niemann-Pick liga, kuriai būdinga hepatosplenomegalija ir progresuojanti neurologinė disfunkcija.

Struktūra

Sfingomielinas yra amfipatinė molekulė, sudaryta iš polinės galvos ir dviejų apoliarinių uodegų. Polinė galvos grupė yra fosfocholino molekulė, todėl ji gali pasirodyti panaši į glicerofosfolipidinį fosfatidilcholiną (PC). Tačiau tarp šių dviejų molekulių yra tarpasfaltinis ir hidrofobinis regionas.

Dažniausia žinduolių sfingomielino molekulės bazė yra keramidas, sudarytas iš sfingozino (1,3-dihidroksi-2-amino-4-oktadeceno), kuris turi dvigubą jungtį tarp anglies 4 ir 4 padėtyse. 5 angliavandenilių grandinės. Jo sočiųjų darinių, sfinganino, taip pat dažnas, tačiau randamas mažesniu mastu.

Sfingomielino hidrofobinių uodegų ilgis svyruoja nuo 16 iki 24 anglies atomų, o riebalų rūgščių sudėtis skiriasi priklausomai nuo audinio.

Pvz., Sfingomielinai žmogaus smegenų baltojoje medžiagoje turi nervono rūgštį, pilkosiose medžiagose daugiausia yra stearino rūgšties, o trombocituose vyrauja arachidonatas.

Paprastai yra skirtingas dviejų sfingomielino riebiųjų rūgščių grandinių ilgis, o tai, atrodo, skatina priešingų monosluoksnių angliavandenilių „susikeitimą“. Tai suteikia membranai ypatingą stabilumą ir ypatingas savybes, palyginti su kitomis membranomis, kurios yra prastesnės šiame sfingolipide.

Sąlyginiame molekulės regione sfingomielinas turi amido grupę ir laisvąjį hidroksilą prie anglies 3, kuris gali tarnauti kaip vandenilio jungčių donorai ir akceptoriai vidinėms ir tarpmolekulinėms jungtims, svarbūs nustatant šoninius domenus ir sąveiką. su įvairių tipų molekulėmis.

funkcijos

-Signalizavimas

Sfingozino apykaitos produktai - keramidas, sfingozinas, sfingozino 1-fosfatas ir diacilglicerolis - yra svarbūs ląstelių efektoriai ir suteikia jam vaidmenį atliekant daugybę ląstelių funkcijų, tokių kaip apoptozė, vystymasis ir senėjimas, ląstelių signalizavimas, be kita ko.

-Struktūra

Dėl trijų matmenų „cilindrinės“ sfingomielino struktūros, šis lipidas gali sudaryti kompaktiškesnius ir tvarkingesnius membranų domenus, kurie turi svarbų funkcinį poveikį baltymų požiūriu, nes gali nustatyti specifinius kai kurių integruotų membranų baltymų domenus.

Lipidiniuose „plaustuose“ ir caveolae

Lipidų plaustai, membranos fazės arba užsakyti sfingolipidų mikrodomenai, tokie kaip sfingomielinas, kai kurie glicerofosfolipidai ir cholesterolis, yra stabilios membranų baltymų asociacijos su įvairiomis funkcijomis platformos (receptoriai, pernešėjai ir kt.).

Caveolae yra plazminės membranos invaginos, kurios pasisavina baltymus su GPI inkarais ir kuriose gausu sfingomielino.

Dėl cholesterolio

Cholesterolis dėl savo struktūrinio nelankstumo daro didelę įtaką ląstelių membranų struktūrai, ypač su sklandumu susijusiais aspektais, todėl jis laikomas svarbiu elementu.

Kadangi sfingomielinai turi ir vandenilio jungčių donorus, ir akceptorius, manoma, kad jie sugeba sukurti „stabilesnę“ sąveiką su cholesterolio molekulėmis. Dėl šios priežasties teigiama, kad yra teigiamas ryšys tarp membranų cholesterolio ir sfingomielino lygio.

Sintezė

Sfingomielino sintezė vyksta Golgi komplekse, kur keramidas, gabenamas iš endoplazminio retikulumo (ER), modifikuojamas perkeliant fosfocholino molekulę iš fosfatidilcholino kartu išleidžiant diacilglicerolio molekulę. Reakciją katalizuoja SM sintazė (keramidas: fosfatidilcholino fosfocholino transferazė).

Taip pat yra dar vienas sfingomielino susidarymo būdas, kuris gali atsirasti perkeliant fosfoetanolaminą iš fosfatidiletanolamino (PE) į keramidą ir vėliau metilinant fosfoetanolaminą. Manoma, kad tai ypač svarbu kai kuriuose PE turinčiuose nerviniuose audiniuose.

Sfingomielino sintazė randama Golgi komplekso membranos šoninėje dalyje, o tai atitinka ekstrahitoplazminę sfingomielino vietą daugumoje ląstelių.

Dėl sfingomielino polinės grupės savybių ir akivaizdaus specifinių translokazių nebuvimo šio lipido topologinė orientacija priklauso nuo fermento sintazės.

Metabolizmas

Sfingomielino skilimas gali atsirasti tiek plazmos membranoje, tiek lizosomose. Lizosomų hidrolizė į keramidą ir fosfocholiną priklauso nuo rūgšties sfingomielinazės - tirpaus lizosominio glikoproteino, kurio aktyvumo optimalus pH yra apie 4,5.

Hidrolizę plazmos membranoje katalizuoja sfingomielinazė, kurios pH yra 7,4 ir kurios veikimui reikalingi dvivalentiai magnio arba mangano jonai. Kiti fermentai, dalyvaujantys sfingomielino metabolizme ir perdirbime, yra skirtinguose organeliuose, kurie jungiasi vienas su kitu vezikulinio transportavimo keliais.

Nuorodos

1. Barenholz, Y., ir Thompson, TE (1999). Sfingomielinas: biofiziniai aspektai. Lipidų chemija ir fizika, 102, 29–34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sfingolipidų biochemija. (D. Hanahan, red.), Lipidų tyrimų vadovas 3 (1-asis leidimas). „Plenum Press“.
3. Koval, M., ir Pagano, R. (1991). Sfingomielino intracellular transportas ir metabolizmas. Biochimic, 1082, 113–125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekulinių ląstelių biologija (5-asis leidimas). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckienė, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). C tipo Niemann-Pick liga: HE1 mutacijų spektras ir genotipo / fenotipo koreliacijos NPC2 grupėje. J. Hum. Genetas. , 69, 1013-1021.
6. Ramstedtas, B., ir Slotte, P. (2002). Sfingomielinų membraninės savybės. „FEBS Letters“, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Sfingomielinas - cholesterolio sąveika biologinėse ir modelinėse membranose. Lipidų chemija ir fizika, 102, 13–27.
8. „Vance“, JE ir „Vance“, DE (2008). Lipidų, lipoproteinų ir membranų biochemija. In New Comprehensive Biochemistry, 36 tomas (4-asis leidimas). Elsevier.