Структура, функции, синтез и метаболизм сфингомиелина



сфингомиелином Это наиболее распространенный сфинголипид в тканях животных: его присутствие было доказано во всех клеточных мембранах, изученных до настоящего времени. Он имеет структурное сходство с фосфатидилхолином в группе полярной головки, поэтому он также классифицируется как фосфолипид (фосфоэсфинголипид).

В десятилетие 1880-х годов ученый Иоганн Тудичум выделил из ткани мозга эфирорастворимый липидный компонент и назвал его сфингомиелином. Позднее, в 1927 году, структура этого сфинголипида была зарегистрирована как N-ацил-сфингозин-1-фосфохолин..

Как и другие сфинголипиды, сфингомиелин обладает как структурными, так и клеточными сигнальными функциями, и его особенно много в нервных тканях, особенно в миелине, оболочке, которая покрывает и изолирует аксоны определенных нейронов..

Его распределение было изучено с помощью экспериментов субклеточного фракционирования и ферментативного расщепления с помощью сфингомиелиназ, и результаты показывают, что более половины сфингомиелина в эукариотических клетках находится в плазматической мембране. Однако это зависит от типа клетки. Например, в фибробластах он составляет почти 90% от общего количества липидов..

Дерегуляция процессов синтеза и метаболизма этого липида приводит к развитию сложной патологии или липидоза. Примером этого является наследственная болезнь Нимана-Пика, характеризующаяся гепатоспленомегалией и прогрессирующей неврологической дисфункцией.

индекс

  • 1 структура
  • 2 функции
    • 2.1 - Сигнализация
    • 2.2 -Структура
  • 3 Резюме
  • 4 Метаболизм
  • 5 ссылок

структура

Сфингомиелин - амфипатическая молекула, состоящая из полярной головки и двух неполярных хвостов. Полярная головная группа представляет собой молекулу фосфохолина, поэтому она может выглядеть похожей на глицерофосфолипид фосфатидилхолин (ПК). Однако существуют существенные различия в отношении межфазной и гидрофобной области между этими двумя молекулами..

Наиболее распространенным основанием в молекуле сфингомиелина млекопитающих является церамид, состоящий из сфингозина (1,3-дигидрокси-2-амино-4-октадецена), который имеет двойную связь в транс-положении между атомами углерода в положениях 4 и 5 углеводородной цепи. Его насыщенное производное, сфинганин, также распространено, но встречается в меньшей пропорции.

Длина гидрофобных хвостов сфингомиелина колеблется от 16 до 24 атомов углерода, а состав жирных кислот варьируется в зависимости от ткани.

Например, сфингомиелины белого вещества головного мозга человека содержат нервную кислоту, а серого - в основном стеариновую кислоту, а преобладающей формой в тромбоцитах является арахидонат..

Как правило, существует различие в длине между двумя цепями жирных кислот сфингомиелина, что, по-видимому, способствует явлениям "смешивания" между углеводородами в противоположных монослоях. Это обеспечивает мембрану особую стабильность и особые свойства по сравнению с другими, более бедными мембранами в этом сфинголипиде..

В межфазной области молекулы сфингомиелин обладает амидной группой и свободным гидроксилом в углероде 3, которые могут служить донорами и акцепторами водородных связей для внутри- и межмолекулярных связей, что важно для определения боковых доменов и взаимодействия с разными типами молекул.

функции

-сигнализация

Продукты метаболизма сфингозина - церамида, сфингозина, сфингозина-1-фосфата и диацилглицерина - являются важными клеточными эффекторами и играют роль в множественных клеточных функциях, таких как апоптоз, развитие и старение, передача сигналов клетками, среди других..

-структура

Благодаря трехмерной «цилиндрической» структуре сфингомиелина этот липид может образовывать более компактные и упорядоченные мембранные домены, что имеет важные функциональные последствия с точки зрения белка, поскольку они могут устанавливать специфические домены для некоторых интегральных мембранных белков..

В липидах и кавеолах "плоты"

Липидные рафты, мембранные фазы или микроупорядоченные домены сфинголипидов, такие как сфингомиелин, некоторые глицерофосфолипиды и холестерин, представляют собой стабильные платформы для ассоциации мембранных белков с различными функциями (рецепторы, транспортеры и т. Д.).

Кавеолы ​​- это инвагинации плазматической мембраны, которые рекрутируют белки с помощью GPI-якорей, а также богаты сфингомиелином..

По отношению к холестерину

Холестерин, благодаря своей структурной жесткости, значительно влияет на структуру клеточных мембран, особенно в аспектах, связанных с текучестью, поэтому он считается важным элементом.

Поскольку сфингомиелины обладают как донорами, так и акцепторами водородных связей, считается, что они способны образовывать более «стабильные» взаимодействия с молекулами холестерина. Вот почему говорят, что существует положительная корреляция между уровнями холестерина и сфингомиелина в мембранах..

синтез

Синтез сфингомиелина происходит в комплексе Гольджи, где церамид, транспортируемый из эндоплазматического ретикулума (ER), модифицируется путем переноса молекулы фосфохолина из фосфатидилхолина с одновременным высвобождением молекулы диацилглицерина. Реакция катализируется SM синтазой (церамид: фосфатидилхолин фосфохолинтрансфераза).

Существует также другой путь производства сфингомиелина, который может происходить путем переноса фосфоэтаноламина из фосфатидилэтаноламина (РЕ) в керамид с последующим метилированием фосфоэтаноламина. Считается, что это может быть особенно важно в некоторых богатых PE нервных тканях..

Сфингомиелинсинтаза обнаружена на просветной стороне мембраны комплекса Гольджи, что совпадает с экстра цитоплазматическим расположением сфингомиелина в большинстве клеток.

Из-за особенностей полярной группы сфингомиелина и очевидного отсутствия специфических транслоказ, топологическая ориентация этого липида зависит от фермента синтазы..

метаболизм

Разложение сфингомиелина может происходить как в плазматической мембране, так и в лизосомах. Лизосомный гидролиз до церамида и фосфохолина зависит от кислой сфингомиелиназы, растворимого лизосомального гликопротеина, чья активность имеет оптимальный рН около 4,5..

Гидролиз в плазматической мембране катализируется сфингомиелиназой, которая работает при рН 7,4 и требует двухвалентных ионов магния или марганца для функционирования. Другие ферменты, участвующие в метаболизме и рециркуляции сфингомиелина, обнаруживаются в различных органеллах, которые связаны друг с другом через везикулярные транспортные пути..

ссылки

  1. Barenholz, Y. & Thompson, T.E. (1999). Сфингомиелин: биофизические аспекты. Химия и физика липидов, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J. & Hakomori, S. (1983). Сфинголипидная биохимия. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1-е изд.). Пленум Пресс.
  3. Коваль, М. & Пагано, Р. (1991). Внутриклеточный транспорт и метаболизм сфингомиелина. Биохимический, 1082, 113-125.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Молекулярная клеточная биология (5-е изд.). Фримен, В. Х. & Компания.
  5. Миллат Г., Чих К., Наурекиене С., Слейт Д.Е., Фенсом А.Х., Хигаки К., ... Ванье М.Т. (2001). Болезнь Ниманна-Пика, тип C: спектр мутаций HE1 и корреляции генотипа / фенотипа в группе NPC2. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B. & Slotte, P. (2002). Мембранные свойства сфингомиелинов. Письма FEBS, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Взаимодействие сфингомиелина и холестерина в биологических и модельных мембранах. Химия и физика липидов, 102, 13-27.
  8. Vance, J.E. & Vance, D.E. (2008). Биохимия липидов, липопротеинов и мембран. В новой всеобъемлющей биохимии том 36 (4-е изд.). Elsevier.