FOSFATIDILINOZITOLIS: STRUKTŪRA, FORMAVIMASIS, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Fosfatidilinozitol yra fosfolipidų šeima glycerophospholipids ar phosphoglycerides, kurie dalyvauja biologinių membranų. Tai sudaro apie 10% bendro fosfolipidų kiekio vidutinėje ląstelėje.

Tai būdinga daugelio eukariotų ir prokariotų plazminės membranos vidinėje pusėje. Žinduoliams ir kitiems stuburiniams gyvūnams jis ypač praturtina smegenų ląstelių membranas; ir būtent šiuose audiniuose tai pirmą kartą pastebėjo Folchas ir Wooley 1942 m.

Klasikinis fosfatidilinozitolio vaizdas (Šaltinis: NEUROtiker per Wikimedia Commons)

Jo, kaip ir kai kurių fosforilintų darinių, cheminę struktūrą nustatė Ballou tyrimų grupė 1959–1961 m.

Jis turi svarbių struktūrinių funkcijų, susijusių su jo gausa membranose, tačiau yra ir svarbus antrųjų pasiuntinių, turinčių didelę reikšmę ląstelių signalizacijos procesams, kuriuos sukelia daugybė ir įvairių specialių dirgiklių, šaltinis.

Jo glikozilinta forma dalyvauja kovalentiniame baltymų modifikavime, leidžiančiame jiems prisijungti prie membranų per lipidų struktūras, vadinamas GPI (glikozilfosfatidilinozitolio) „inkarais“.

Struktūra

Kaip ir dauguma membranų lipidų, fosfatidilinozitolis yra amfipatinė molekulė, tai yra, molekulė, turinti hidrofilinį polinį galą ir hidrofobinį nepolinį galą.

Bendra jo struktūra pagrįsta 1,2-diacilglicerolio 3-fosfato pagrindu, kur dvi riebiųjų rūgščių grandinės, esterintos prie anglies 1 ir 2 padėtyse, žymi apoliarines uodegas, o fosfato grupė, prijungta prie grupės ". galva “, žymi poliarinę sritį.

Vadovo grupė: inozitolis

Inozitolio molekulė, prijungta per fosfodiesterio ryšį su fosfato grupe prie anglies glicerolio molekulės 3 padėtyje, žymi šio fosfolipido „galvos“ grupę.

Inozitolis yra cikloheksano darinys, kurio visi anglies atomai (6) yra sujungti su hidroksilo grupe. Jis gali būti gaunamas iš dietos suvartojamų maisto produktų, sintezės de novo būdu arba perdirbimo. Smegenų ląstelės, kaip ir kiti audiniai, mažesniu mastu, gamina jį iš gliukozės 6-fosfato.

Daugelio fosfatidilinozitolio darinių struktūra yra ne kas kita, kaip fosfatidilinozitolio molekulė, prie kurios kai kuriose inozitolio dalies hidroksilo grupėse buvo pridėtos fosfato grupės.

Polinės uodegos

Apoliarinės uodegos angliavandenilių grandinės gali būti įvairaus ilgio - nuo 16 iki pliuso ar minus 24 anglies atomų, atsižvelgiant į aptariamą organizmą.

Šios grandinės gali būti prisotintos (viengubos anglies-anglies jungtys) arba nesočiosios (dvigubos anglies-anglies jungtys; mononesočiosios arba polinesočiosios) ir, kaip ir kiti fosfolipidai, gauti iš fosfatidinės rūgšties, riebalų rūgščių, esančių glicerolio 3-fosfato C2 padėtyje. dažniausiai jis yra neprisotintas.

Šie lipidai paprastai turi riebalų rūgščių grandines, atitinkančias stearino ir arachidono rūgštis, turinčias 18 ir 20 anglies atomų, kurių vienas yra prisotintas, o kitas yra nesočiųjų.

Mokymai

Fosfatidilinozitolis, kaip ir kiti fosfolipidai, susidaro iš fosfatidinės rūgšties, paprasto fosfolipido, kurio struktūrai būdingos dvi apolinės uodegos ir polinė galvutė, sudaryta tik iš fosfato grupės, prijungtos prie anglies 3-ioje glicerolio padėtyje.

De novo sintezė

Kad fosfatidilinozitolis susidarytų de novo, fosfatidinė rūgštis reaguoja su CTP (citidino trifosfatu), didelės energijos molekulė, analogiška ATP, ir sudaro CDP-diacilglicerolį, kuris yra bendras pirmtakas fosfatidilinozitolio kelyje ir jo dariniuose. fosfatidilglicerolis ir difosfatidilglicerolis arba kardiolipinas.

Aptariamą reakciją katalizuoja fermentas CDP-diacilglicerolio sintazė, turinti dvigubą tarpląstelinę vietą, apimančią mikrosominę frakciją ir vidinę mitochondrijų membraną.

Fosfatidilinozitolis vėliau atsiranda dėl kondensacijos reakcijos tarp inozitolio molekulės ir CDP-diacilglicerolio molekulės, vykstančios ankstesniame etape.

Šį žingsnį katalizuoja fosfatidilinozitolio sintazė (CDP-diacilglicerolis: mioinozitolio 3-fosfatidil-transferazė) - fermento, susijusio su žinduolių ląstelių endoplazminio retikulumo membrana.

Reakcija, reiškianti šio proceso ribojamąjį žingsnį, iš tikrųjų yra inozitolio susidarymas iš gliukozės 6-fosfato, kuris turi vykti „prieš srovę“ nuo biosintetinio kelio.

Jo darinių sintezė

Fosforilintus fosfatidilinozitolio darinius gamina fermentų grupė, vadinama fosfatidilinozitolio kinazėmis, atsakingomis už fosfato grupių prijungimą prie pirminio lipido inozitolio dalies hidroksilo grupių.

funkcijos

Struktūriniai

Kaip fosfatidilserinas ir fosfatidilglicerolis, fosfatidilinozitolis atlieka keletą funkcijų. Jis turi svarbių struktūrinių padarinių, nes yra lipidų sluoksnių, sudarančių skirtingas ir daugiafunkcines biologines membranas, dalis.

Daugelis baltymų „jungiasi“ prie ląstelių membranų per vadinamuosius „GPI inkarus“, kurie yra ne kas kita, kaip glikozilinti fosfatidilinozitolio dariniai, kurie baltymams suteikia hidrofobinį „inkarą“, palaikantį juos ląstelės paviršiuje. membrana.

Kai kurie citoskeleto baltymai jungiasi su fosforilintais fosfatidilinozitolio dariniais, o tokio tipo lipidai taip pat tarnauja kaip branduolys baltymų kompleksams, dalyvaujantiems eksocitozėje, susidaryti.

Ląstelių signalizacijoje

Pavyzdžiui, jo dariniai yra antrieji pasiuntiniai daugelyje žinduolių su hormonais susijusių signalizacijos procesų.

Du iš svarbiausių antrinių pasiuntinių, atsirandančių iš vadinamosios hormonams jautrios fosfatidilinozitolio sistemos, yra inozitolio 1,4,5-trifosfatas (IP3 arba inozitolio trifosfatas) ir diacilglicerolis, kurie atlieka įvairias funkcijas. žemyn “ant krioklio.

IP3 dalyvauja hormonų signalizacijos kaskadoje, kurią naudoja antrosios pranešimų sistemos, tokios kaip adrenalinas.

Inozitolis yra tirpus pasiuntinys, atliekantis savo funkcijas citozolyje, o diacilglicerolis tirpus riebaluose ir likęs surištas membranoje, kur jis taip pat veikia kaip pasiuntinys.

Tuo pačiu būdu augaluose nustatyta, kad fosfatidilinozitolio fosforilinti dariniai taip pat atlieka svarbias funkcijas ląstelių signalizacijos kaskadose.

Nuorodos

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidilinozitolio sintazė iš žinduolių audinių. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membranos struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofizikiniais pagrindais. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
4. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
5. „Vance“, JE ir „Vance“, DE (2008). Lipidų, lipoproteinų ir membranų biochemija. In New Comprehensive Biochemistry, 36 tomas (4-asis leidimas). Elsevier.