SFINGOMIJELIN: STRUKTURA, FUNKCIJE, SINTEZA I METABOLIZAM - BIOLOGIJA - 2024

Sfmgomijelma je najobilniji sfingolipidi u životinjskom tkivu: Poznato je da se javljaju u svih staničnih membrana studirao do danas. Ima strukturne sličnosti s fosfatidilholinom u pogledu skupine polarnih glava, pa je također klasificiran kao fosfolipid (fosfosfingolipid).

U 1880-im, znanstvenik Johann Thudichum izolirao je eter-topivu lipidnu komponentu iz moždanog tkiva i nazvao je sfingomijelin. Kasnije, 1927. godine, struktura ovog sfingolipida prijavljena je kao N-acil-sfingosin-1-fosfoholin.

Struktura sfingomijelina (Izvor: Jag123 na engleskoj Wikipediji, putem Wikimedia Commonsa)

Kao i ostali sfingolipidi, sfingomijelin ima i strukturnu i staničnu signalizaciju, a posebno obiluje u živčanim tkivima, točnije u mijelinskom omotaču, koji pokriva i izolira aksone određenih neurona.

Njegova raspodjela proučavana je eksperimentima subcelularne frakcije i enzimske razgradnje sfingomijelinaza, a rezultati govore da se više od polovice sfingomijelina u eukariotskim stanicama nalazi u plazma membrani. Međutim, to ovisi o vrsti stanice. Na primjer, u fibroblastima otpada gotovo 90% ukupnih lipida.

Disregulacija procesa sinteze i metabolizma ovog lipida dovodi do razvoja složenih patologija ili lipidoze. Primjer za to je nasljedna Niemann-Pickova bolest, karakterizirana hepatosplenomegalijom i progresivnom neurološkom disfunkcijom.

Struktura

Sfingomijelin je amfipatička molekula sastavljena od polarne glave i dva apolarna repa. Polarna skupina glave je molekula fosfoholina, tako da može izgledati slično kao glicerofosfolipid fosfatidilholin (PC). Međutim, postoje značajne razlike što se tiče interfacijalne i hidrofobne regije između ove dvije molekule.

Najčešća baza u molekuli sfingomijelina sisavaca je ceramid, sastavljen od sfingozina (1,3-dihidroksi-2-amino-4-oktadecena), koji ima trans dvostruku vezu između ugljika u položajima 4 i 5 lanca ugljikovodika. Njegov zasićeni derivat, sfinganin, također je čest, ali ga nalazimo u manjoj mjeri.

Duljina hidrofobnih repova sfingomijelina kreće se od 16 do 24 atoma ugljika, a sastav masnih kiselina varira ovisno o tkivu.

Sfingomijelini u bijeloj tvari ljudskog mozga, na primjer, posjeduju nervonsku kiselinu, oni u sivoj tvari sadrže uglavnom stearinsku kiselinu, a najčešći oblik trombocita je arahidonat.

Općenito postoji razlika u duljini između dva lanca masnih kiselina sfingomijelina, što čini se da favorizira pojave "interdigitacije" između ugljikovodika u suprotnim slojevima. To daje membrani posebnu stabilnost i posebna svojstva u usporedbi s drugim membranama koje su siromašnije ovom sfingolipidu.

U interfacijalnoj regiji molekule sfingomijelin ima amidnu skupinu i slobodni hidroksil na ugljiku 3, koji mogu poslužiti kao donori vodikove veze i akceptori za intra- i intermolekularne veze, važne u definiranju bočnih domena i interakcije. s raznim vrstama molekula.

Značajke

-Signaling

Proizvodi metabolizma sfingozina -ceramid, sfingozin, sfingosin 1-fosfat i diacilglicerol- važni su ćelijski efektori i daju mu ulogu u više staničnih funkcija, poput apoptoze, razvoja i starenja, stanične signalizacije, između ostalog.

-Struktura

Zahvaljujući trodimenzionalnoj "cilindričnoj" strukturi sfingomijelina, ovaj lipid može formirati kompaktnije i složenije membranske domene, što ima važne funkcionalne implikacije s gledišta proteina, jer može uspostaviti specifične domene za neke integralne membranske proteine.

U lipidnim "splavovima" i kaveolama

Lipidni splavovi, membranske faze ili uređeni mikro domeni sfingolipida poput sfingomijelina, nekih glicerofosfolipida i kolesterola predstavljaju stabilne platforme za udruživanje membranskih proteina s različitim funkcijama (receptore, transportere itd.).

Caveolae su invaginacija plazma membrane koja regrutuje proteine ​​sa GPI sidrom, a bogata je i sfingomijelinom.

Što se tiče kolesterola

Kolesterol zbog svoje strukturne krutosti značajno utječe na strukturu staničnih membrana, posebno u aspektima povezanima s fluidnošću, zbog čega se smatra bitnim elementom.

Budući da sfingomijelini imaju i donore vodika i akceptore, vjeruje se da su sposobni formirati „stabilnije“ interakcije s molekulama kolesterola. Zbog toga se kaže da postoji pozitivna povezanost između razine kolesterola i sfingomijelina u membranama.

Sinteza

Sinteza sfingomijelina se događa u Golgijevom kompleksu, gdje se ceramid koji se transportira iz endoplazmatskog retikuluma (ER) mijenja prijenosom molekule fosfoholina iz fosfatidilholina, uz istodobno oslobađanje molekule diacilglicerola. Reakciju katalizira SM sintaza (ceramid: fosfatidilholin fosfoholin-transferaza).

Postoji još jedan put stvaranja sfingomijelina koji se može dogoditi prijenosom fosfoetanolamina iz fosfatidiletanolamina (PE) u ceramid, s naknadnim metiliranjem fosfoetanolamina. Smatra se da je ovo posebno važno u nekim živčanim tkivima bogatim PE.

Sfingomijelin sintaza nalazi se na luminalnoj strani Golgijeve složene membrane, što je u skladu s ekstracitoplazmatskim položajem sfingomijelina u većini stanica.

Zbog karakteristika polarne skupine sfingomijelina i prividne odsutnosti specifičnih translokaza, topološka orijentacija ovog lipida ovisi o enzim sintazi.

Metabolizam

Propadanje sfingomijelina može se dogoditi i u plazma membrani i u lizosomima. Hidroliza lizosoma do ceramida i fosfoholina ovisi o kiseloj sfingomijelinazi, topljivom lizosomalnom glikoproteinu čija aktivnost ima optimalan pH oko 4,5.

Hidroliza u plazma membrani katalizira sfingomijelinaza koja djeluje na pH 7,4 i koja za svoj rad zahtijeva dvovalentne ione magnezija ili mangana. Ostali enzimi koji su uključeni u metabolizam i recikliranje sfingomijelina nalaze se u različitim organelama koji se međusobno povezuju vezikularnim transportnim putovima.

Reference

1. Barenholz, Y., i Thompson, TE (1999). Sfingomijelin: biofizički aspekti. Kemija i fizika lipida, 102, 29–34.
2. Kanfer, J., i Hakomori, S. (1983). Sfingolipidna biokemija. (D. Hanahan, ur.), Priručnik za istraživanje lipida 3 (1. izd.). Plenum Press.
3. Koval, M., i Pagano, R. (1991). Intracelularni transport i metabolizam sfingomijelina. Biochimic, 1082, 113-125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekularna stanična biologija (5. izd.). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). Niemann-Pick-ova bolest tipa C: spektar mutacija HE1 i korelacije genotipa / fenotipa u grupi NPC2. Am. J. Hum. Genet. 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., i Slotte, P. (2002). Membranska svojstva sfingomijelina. FEBS Pisma, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Sfingomijelin - interakcije kolesterola u biološkim i modelnim membranama. Kemija i fizika lipida, 102, 13–27.
8. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemija lipida, lipoproteina i membrana. U Novoj sveobuhvatnoj biokemiji Vol. 36 (4. izd.). Elsevier.