Структура фосфатидилетаноламина, биосинтеза и функције



Тхе пхоспхатидилетханоламине (ПЕ) је глицерофосфолипид обилан у плазма мембранама прокариотских организама. Напротив, у мембранама еукариотских ћелија ово је други најзаступљенији глицерофосфолипид на унутрашњој страни плазма мембране након фосфатидилхолина.

Упркос обиљу фосфатидилетаноламина, његова заступљеност не зависи само од типа ћелије, већ и од одељка и од специфичног времена животног циклуса ћелије..

Биолошке мембране су баријере које дефинишу ћелијске организме. Не само да имају функције заштите и изолације, већ су и кључне за успостављање протеина који захтевају хидрофобну средину за оптимално функционисање.

И еукариоти и прокариоти имају мембране састављене пре свега од глицерофосфолипида и, у мањој мери, сфинголипида и стерола..

Глицерофосфолипиди су амфипатски молекули структурирани на скелету Л-глицерола који је естерификован на положајима сн-1 и сн-2 помоћу две масне киселине различите дужине и степена засићења. У хидроксилној позицији сн-3 естерификује се фосфатном групом, која се опет може повезати са различитим типовима молекула који доводе до различитих класа глицерофосфолипида..

постоји низ глицерофосфолипид на ћелијском свету, међутим, најраспрострањенији фосфатидилхолина (ПЦ), фосфатидилетаноламина (ПЕ), фосфатидилсерин (ПС), фосфатидилинозитол (ПИ), фосфатидна киселина (ПА), фосфатидилглицерол (ПГ) и кардиолипин (ЦЛ).

Индек

  • 1 Струцтуре
  • 2 Биосинтеза
    • 2.1 Кеннеди Роуте
    • 2.2 ПСД путања
  • 3 Функције
  • 4 Референце

Структура

Структура фосфатидилетаноламин открио Баер ет ал 1952. Као што је експериментално одређена за све глицерофосфолипид, фосфатидилетаноламин садржи молекул естерифициран глицерол у сн-положају 1 и сн-2 са киселином ланцима масних киселина између 16 и 20 атома угљеника.

Масне киселине естерификоване на хидроксилне сн-1 се обично засићене (нема двоструке везе) са дужином од 18 угљеникових атома, док ланци привезана на сн-2 положају, су веће дужине и са једним или више унсатуратионс ( двоструке везе).

Степен засићења ових ланаца доприноси еластичности мембране, која има велики утицај на уметање и секвестрацију протеина у двослоју..

Фосфатидилетаноламин се сматра не-ламеларни глицерофосфолипидом, јер има конусни геометријски облик. Овај облик је дат малом величином његове поларне групе или "главе", у односу на ланце масних киселина које садрже хидрофобне "репове".

"Глава" или поларна група фосфатидилетаноламина има цвитерионски карактер, тј. Има групе које могу бити позитивно и негативно набијене под одређеним пХ условима.

Ова особина вам омогућава да успоставите водоничне везе са великом количином аминокиселинских остатака и њихова расподела набоја је битна детерминанта за топологију домена многих интегралних мембранских протеина..

Биосинтеза

У еукариотским ћелијама синтеза структуралних липида је географски ограничена, што представља главно место биосинтезе ендоплазматског ретикулума (ЕР) иу мањој мери Голги апарата.

Постоје четири независна биосинтетска пута за производњу фосфатидилетаноламина: (1) рута ЦДП-етаноламина, такође позната као Кеннеди-јева рута; (2) ПСД пут за декарбоксилацију фосфатидилсерина (ПС); (3) ацилација лизо-ПЕ и (4) реакције базне промене поларне групе других глицерофосфолипида.

Кеннеди Роуте

Биосинтеза фосфатидилетаноламина овим путем је ограничена на ЕР и показано је да је у ћелијама јетре хрчка главни производни пут. Састоји се од три узастопна ензимска корака која су катализована са три различита ензима.

У првом кораку, фосфоетаноламин и АДП се производе дејством етаноламин киназе, која катализује АТП-зависну фосфорилацију етаноламина.

За разлику од биљака, ни сисари ни квасци нису у стању да производе овај супстрат, тако да се он мора конзумирати у исхрани или добити од разградње већ постојећих молекула фосфатидилетаноламина или сфингозина..

Фосфоетаноламин се користи помоћу ЦТП: фосфоетаноламин цитидилтрансферазе (ЕТ) да би се формирало високо-енергетско једињење ЦДП: етаноламин и неоргански фосфат.

1,2-диацилглицерол етаноламина фосфотрансферазу (ЕТП) користи енергију садржану у ЦДП-етаноламина ковалентно везом за молекул етаноламин диацилглицерол уметнути у мембрану, што доводи до фосфатидилетаноламина.

ПСД роуте

Овај пут дјелује и код прокариота и код квасаца и сисара. Код бактерија се јавља у плазматској мембрани, али код еукариота се одвија у подручју ендоплазматског ретикулума који има блиску везу са митохондријском мембраном..

Код сисара пут се катализира једним ензимом, фосфатидилсерин декарбоксилазом (ПСД1п), који је уграђен у митохондријску мембрану, чији је ген кодиран од стране језгра. Реакција укључује декарбоксилацију ПС у фосфатидилетаноламин.

Преостала два правца (лизо-ПЕ ациловање и размена калцијум-зависне поларна група) јављају у ендоплазматични ретикулум, али не значајно доприносе укупној производњи фосфатидилетаноламин у еукариотским ћелијама.

Функције

Глицерофосфолипиди имају три главне функције у ћелији, укључујући структурне функције, складиштење енергије и сигнализирање ћелија..

Фосфатидилетаноламин је повезан са сидрењем, стабилизацијом и савијањем више мембранских протеина, као и са конформационим променама неопходним за функционисање многих ензима..

Експериментални докази указују на фосфатидилетаноламин као кључног глицерофосфолипид у касној фази телофаза током формирања контрактилног прстена и успостављање фрагмопласто омогућава мембране поделу две ћерке ћелије.

Такође има важну функцију у свим процесима фузије и фисије (сједињавање и одвајање) мембрана ендоплазматског ретикулума и Голгијевог апарата..

У Е. цоли је доказано да је фосфатидилетаноламин неопходан за исправно савијање и функцију ензима лактозе пермеаза, па је сугерисано да има улогу молекуларног "шаперона"..

Фосфатидилетаноламин је главни донор молекула етаноламина неопходног за пост-транслацијску модификацију бројних протеина, као што су ГПИ сидра..

Овај глицерофосфолипид је прекурсор бројних молекула са ензимском активношћу. Поред тога, молекули изведени из његовог метаболизма, као и диацилглицерол, фосфатидна киселина и неке масне киселине, могу да делују као други гласници. Поред тога, она је важан супстрат за производњу фосфатидилхолина.

Референце

  1. Броуверс, Ј.Ф.Х.М., Вернооиј, Е.А.А.М., Тиеленс, А.Г.М., & ван Голде, Л.М.Г. (1999). Брзо раздвајање и идентификација молекуларних врста фосфатидилетаноламина. Јоурнал оф Липид Ресеарцх, 40 (1), 164-169. Рецоверед фром јлр.орг
  2. Цалзада, Е., МцЦаффери, Ј.М., & Цлаипоол, С.М. (2018). Фосфатидилетаноламин произведен у унутрашњој митохондријској мембрани је од суштинског значаја за комплексну функцију цитокрома бц1 квасца 3. БиоРкив, 1, 46. 
  3. Цалзада, Е., Онгука, О., & Цлаипоол, С.М. (2016). Метаболизам фосфатидилетаноламина у здрављу и болестима. Интернатионал Ревиев оф Целл анд Молецулар Биологи (Вол. 321). Елсевиер Инц. 
  4. Гибеллини, Ф., & Смитх, Т.К. (2010). Кеннедијев пут - де ново синтеза фосфатидилетаноламина и фосфатидилхолина. ИУБМБ Лифе, 62 (6), 414-428. 
  5. Хараиама, Т., & Риезман, Х. (2018). Разумевање разноликости липидне композиције мембране. Натуре Ревиевс Молекуларна ћелијска биологија, 19 (5), 281-296. 
  6. Луцкеи, М. (2008). Структурна биологија мембране: са биохемијским и биофизичким основама. Цамбрудге Университи Пресс. Преузето са цамбрудге.орг
  7. Седдон, Ј.М., Цевц, Г., Каие, Р.Д., & Марсх, Д. (1984). Рендгенска дифракцијска студија полиморфизма хидрираних диацил- и диалкилфосфатидилетаноламина. Биоцхемистри, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Сендецки, А.М., Поитон, М.Ф., Бактер, А.Ј., Ианг, Т., & Цремер, П.С. (2017). Подржани липидни билери са фосфатидилетаноламином као главном компонентом. Лангмуир, 33 (46), 13423-13429. 
  9. ван Меер, Г., Воелкер, Д.Р., & Феигненсон, Г.В. (2008). Мембрански липиди: гдје су и како се понашају. Натуре Ревиевс, 9, 112-124.
  10. Ванце, Ј.Е. (2003). Молекуларна и ћелијска биологија метаболизма фосфатидилсерина и фосфатидилетаноламина. У К. Молдаве (ур.), Прогресс Нуцлеиц Ацид Ресеарцх и молекуларна биологија (стр. 69-111). Ацадемиц Пресс.
  11. Ванце, Ј.Е. (2008). Фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин у ћелијама сисара: два метаболички повезана аминофосфолипида. Јоурнал оф Липид Ресеарцх, 49 (7), 1377-1387.
  12. Ванце, Ј.Е., & Тассева, Г. (2013). Формирање и функција фосфатидилсерина и фосфатидилетаноламина у ћелијама сисара. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта - молекуларна и ћелијска биологија липида, 1831 (3), 543-554. 
  13. Ваткинс, С.М., Зху, Кс., & Зеисел, С.Х. (2003). Активност фосфатидилетаноламин-Н-метилтрансферазе и дијетални холин регулишу проток липида у јетри и плазми и метаболизам есенцијалних масних киселина код мишева. Тхе Јоурнал оф Нутритион, 133 (11), 3386-3391.