Fosfatidiletanolamino struktūra, biosintezė ir funkcijos



The fosfatidiletanolamino (PE) yra glicerofosfolipidas, turintis daug prokariotinių organizmų plazmos membranų. Priešingai, eukariotinių ląstelių membranose tai yra antras gausiausias glicerofosfolipidas plazmos membranos vidinėje pusėje po fosfatidilcholino.

Nepaisant fosfatidiletanolamino gausos, jo gausumas priklauso ne tik nuo ląstelių tipo, bet ir nuo skyriaus bei specifinio ląstelių gyvavimo ciklo laiko, kuris yra laikomas.

Biologinės membranos yra kliūtys, kurios apibrėžia ląstelių organizmus. Jie ne tik turi apsaugines ir izoliacines funkcijas, bet ir yra raktas į baltymų, kuriems reikalinga hidrofobinė aplinka optimaliam funkcionavimui, sukūrimą..

Abi eukariotai ir prokariotai turi membranas, daugiausia susidedančias iš glicerofosfolipidų ir, mažesniu mastu, sfingolipidų ir sterolių..

Glicerofosfolipidai yra amfipatinės molekulės, struktūrizuotos ant L-glicerolio karkaso, kuris yra esteruotas sn-1 ir sn-2 padėtyse dviem skirtingų ilgių ir sodrumo riebalų rūgštimis. Pozicijos hidroksilyje sn-3 yra esterintas fosfatų grupe, kuri savo ruožtu gali būti sujungta skirtingų tipų molekulėmis, kurios sukelia įvairias glicerofosfolipidų klases.

yra daug glycerophospholipids korinio pasaulyje įvairovė, tačiau labiausiai paplitęs yra fosfatidilcholinas (PC), fosfatidiletanolamino (PE) fosfatidilserinas (ps), fosfatidilinozitol (PI), Fosfatido rūgšties (MA), fosfatidilglicerolis (PG) ir kardiolipino (CL).

Indeksas

  • 1 Struktūra
  • 2 Biosintezė
    • 2.1 Kennedy maršrutas
    • 2.2 PSD kelias
  • 3 Funkcijos
  • 4 Nuorodos

Struktūra

Iš fosfatidiletanolamino struktūra buvo atrasta Baer et al 1952 Kaip jau buvo eksperimentiškai nustatytos visiems glycerophospholipids, fosfatidiletanolamino apima molekulės esterinti glicerolio SN-1-je padėtyje ir SN-2 su rūgšties grandinės riebalų tarp 16 ir 20 anglies atomų.

Hidroksilo sn-1 esterifikuotos riebalų rūgštys paprastai yra prisotintos (be dvigubų ryšių), kurių didžiausias ilgis yra 18 anglies atomų, o grandinės, susietos su sn-2 padėtimi, yra ilgesnės ir su vienu arba daugiau nesočiųjų ( dvigubos nuorodos).

Šių grandinių prisotinimo laipsnis prisideda prie membranos elastingumo, kuris turi didelę įtaką baltymų įterpimui ir sekvestracijai dvigubame sluoksnyje..

Fosfatidiletanolaminas laikomas ne lameliniu glicerofosfolipidu, nes jis turi kūginę geometrinę formą. Šią formą sudaro mažas poliarinės grupės arba „galvos“ dydis, palyginti su riebalų rūgščių grandinėmis, kuriose yra hidrofobinių „uodegų“..

Fosfatidiletanolamino "galva" arba polinė grupė turi zwitterioninį pobūdį, tai yra, kad ji turi grupes, kurios gali būti teigiamai ir neigiamai įkrautos esant tam tikroms pH sąlygoms..

Ši funkcija leidžia nustatyti vandenilio jungtis su daugybe aminorūgščių liekanų ir jų įkrovos pasiskirstymas yra esminis daugelio integruotų membraninių baltymų domenų topologijos faktorius..

Biosintezė

Eukariotinėse ląstelėse struktūrinių lipidų sintezė yra geografiškai apribota, nes tai yra pagrindinė endoplazminio retikulo (ER) biosintezės vieta ir mažesniu mastu Golgi aparatas..

Fosfatidiletanolamino gamybai yra keturi nepriklausomi biosintezės būdai: (1) CDP-etanolamino maršrutas, taip pat žinomas kaip Kennedy maršrutas; (2) fosfatidilserino (PS) dekarboksilinimo PSD būdas; (3) lizo-PE acilinimas ir (4) kitų glicerofosfolipidų polinės grupės bazinių pokyčių reakcijos..

Kennedy maršrutas

Fosfatidiletanolamino biosintezė šiuo būdu apsiriboja tik ER, ir buvo įrodyta, kad žiurkėno kepenų ląstelėse jis yra pagrindinis gamybos būdas. Jį sudaro trys nuoseklios fermentinės pakopos, kurias katalizuoja trys skirtingi fermentai.

Pirmuoju etapu fosfoletanolaminas ir ADP gaminami veikiant etanolamino kinazei, kuri katalizuoja nuo etanolamino ATP priklausomą fosforilinimą..

Kitaip nei augalai, nei žinduoliai, nei mielės negali gaminti šio substrato, todėl jis turi būti suvartojamas dietoje arba gaunamas išardant jau esamas fosfatidiletanolamino arba sfingozino molekules..

FTP-fosfatanolaminas yra naudojamas fosfatanolamino cytidiltransferazėje (ET), kad susidarytų didelis energijos junginys CDP: etanolaminas ir neorganinis fosfatas..

1,2-diacilglicerolio etanolaminas modifikuotos neomicino fosfotransferazės (ETP) naudoja energijos kiekis, esantis CDP-etanolaminas, kad kovalentiškai jungtimi, per molekulės etanolamino diacilglicerolio įterpti į membraną, todėl fosfatidiletanolamino.

PSD maršrutas

Šis maršrutas veikia tiek prokariotuose, tiek mielėse ir žinduoliuose. Bakterijose jis atsiranda plazmos membranoje, bet eukariotuose jis vyksta endoplazminio tinklelio zonoje, kuri glaudžiai susijusi su mitochondrijų membrana..

Žinduoliuose maršrutą katalizuoja vienas fermentas, fosfatidilserino dekarboksilazė (PSD1p), kuri yra įdėta į mitochondrijų membraną, kurios geną koduoja branduolys. Reakcija apima PS dekarboksilinimą į fosfatidiletanolaminą.

Du likusieji būdai (lizo-PE acilinimas ir nuo poliarinio priklausomo kalcio priklausomybė) atsiranda endoplazminiame tinklelyje, tačiau jie neprisideda prie bendro fosfatidiletanolamino gamybos eukariotinėse ląstelėse.

Funkcijos

Ląstelėje glicerofosfolipidai turi tris pagrindines funkcijas, įskaitant struktūrines funkcijas, energijos kaupimą ir ląstelių signalizavimą..

Fosfatidiletanolaminas siejamas su daugelio membraninių baltymų inkaravimu, stabilizavimu ir sulankinimu, taip pat su daugelio fermentų veikimui būtinais konformaciniais pokyčiais..

Eksperimentinis įrodymai rodo fosfatidiletanolamino kaip itin glycerophospholipid į vėlai telophase, formavimo susitraukimo žiedo ir steigimo fragmoplasto leidžiantį membranos skyriaus dviejų dukterinių ląstelių metu.

Ji taip pat turi svarbią funkciją visuose endoplazminio retikuliaus ir Golgi aparato membranų suliejimo ir dalijimosi procesuose..

E. coli buvo įrodyta, kad fosfatidiletanolaminas yra būtinas tinkamam laktozės permeazės sulankstymui ir veikimui, todėl buvo pasiūlyta, kad jis turi molekulinį "chaperoną"..

Fosfatidiletanolaminas yra pagrindinis etanolamino molekulės donoras, būtinas daugelio baltymų, pvz., GPI inkarų, po transliacijos modifikavimui..

Šis glicerofosfolipidas yra daugelio molekulių, turinčių fermentinį aktyvumą, pirmtakas. Be to, molekulės, gautos iš jo metabolizmo, taip pat diacilglicerolis, fosfatidinė rūgštis ir kai kurios riebalų rūgštys, gali veikti kaip antriniai pasiuntiniai. Be to, jis yra svarbus substratas fosfatidilcholino gamybai.

Nuorodos

  1. Brouwers, J. F. H. M., Vernooij, E. A. A. M., Tielens, A. G. M., ir van Golde, L. M. G. (1999). Spartus fosfatidiletanolamino molekulių rūšių atskyrimas ir identifikavimas. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164-169. Atkurta iš jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). Fosfatidiletanolaminas, pagamintas vidinėje mitochondrijoje, yra būtinas mielių citochromo bc1 komplekso funkcijai 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Fosfatidiletanolamino metabolizmas sveikatai ir ligoms. Tarptautinė ląstelių ir molekulinės biologijos apžvalga (321 tomas). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T. K. (2010). Fosfatidiletanolamino ir fosfatidilcholino Kennedy kelio-de novo sintezė. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., ir Riezman, H. (2018). Suprasti membranos lipidų sudėties įvairovę. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Membraninė struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofiziniais pagrindais. „Cambrudge University Press“. Gauta iš cambrudge.org
  7. Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, R. D. ir Marsh, D. (1984). Hidruotų diacilo ir dialkilfosfatidiletanolaminų polimorfizmo rentgeno difrakcijos tyrimas. Biochemistry, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A.M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T. ir Cremer, P.S. Palaikomi lipidų balionai, kurių pagrindinė sudedamoji dalis yra fosfatidiletanolaminas. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R. ir Feignenson, G. W. (2008). Membraniniai lipidai: kur jie yra ir kaip jie elgiasi. Nature Reviews, 9, 112-124.
  10. Vance, J. E. (2003). Fosfatidilserino ir fosfatidiletanolamino metabolizmo molekulinė ir ląstelių biologija. K. Moldave (red.), „Progress Nucleic Acid Research“ ir „Molekulinė biologija“ (p. 69-111). „Academic Press“.
  11. Vance, J. E. (2008). Fosfatidilserinas ir fosfatidiletanolaminas žinduolių ląstelėse: du metaboliškai susiję aminofosfolipidai. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J. E., ir Tasseva, G. (2013). Fosfatidilserino ir fosfatidiletanolamino susidarymas žinduolių ląstelėse. Biochimica et Biophysica Acta - lipidų molekulinė ir ląstelių biologija, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X. & Zeisel, S.H. (2003). Fosfatidiletanolamino-N-metiltransferazės aktyvumas ir cholinas reguliuoja kepenų plazmos lipidų srautą ir būtiną riebalų rūgščių metabolizmą pelėms. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386-3391.