FOSFATIDILINOZITOL: STRUKTURA, TVORBA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Fosfatidilinozitol je fosfolipid družina glicerofosfolipidov ali phosphoglycerides, ki so prisotne v bioloških membran. V povprečni celici predstavlja približno 10% celotne vsebnosti fosfolipidov.

Pogost je na notranji strani plazemske membrane mnogih evkariotov in prokariotov. Pri sesalcih in drugih vretenčarjih še posebej obogati membrane možganskih celic; in prav v teh tkivih sta jo leta 1942 prvič opazila Folch in Wooley.

Klasična predstavitev fosfatidilinozitola (Vir: NEUROtiker prek Wikimedia Commons)

Njegovo kemijsko strukturo in tudi nekatere njene fosforilirane derivate je med leti 1959 in 1961 določila raziskovalna skupina Ballou.

Ima pomembne strukturne funkcije, povezane z obiljem membran, je pa tudi pomemben vir drugih sporočil, ki imajo pomembne posledice v celičnih procesih signalizacije, ki jih sprožijo številni in raznoliki posebni dražljaji.

Njegova glikozilirana oblika sodeluje pri kovalentni modifikaciji beljakovin, ki jim omogoča, da se vežejo na membrane skozi lipidne strukture, imenovane GPI (glikozilfosfatidilinozitol) "sidri".

Struktura

Tako kot večina membranskih lipidov je tudi fosfatidilinozitol amfipatična molekula, to je molekula s hidrofilnim polarnim koncem in hidrofobnim nepolarnim koncem.

Njegova splošna struktura temelji na 3-fosfatni hrbtenici 1,2-diacil glicerola glicerola, kjer obe verigi maščobnih kislin, esterificirani na ogljikih na položajih 1 in 2, predstavljata apolarne repove, fosfatna skupina pa je pritrjena na skupino. " glava «, predstavlja polarno območje.

Glavna skupina: inozitol

Molekula inozitola, vezana preko fosfodiesterske vezi na fosfatno skupino na ogljiku na položaju 3 molekule glicerola, predstavlja "glavo" skupine tega fosfolipida.

Inozitol je derivat cikloheksana, ki ima vse svoje ogljikove atome (6), vsaka pa je vezana na hidroksilno skupino. Izvira lahko iz živil, zaužitih v prehrani, iz sinteze de novo ali iz lastne recikliranja. Možganske celice, pa tudi druga tkiva v manjši meri proizvajajo iz glukoznega 6-fosfata.

Struktura številnih derivatov fosfatidilinozitola ni nič drugega kot molekula fosfatidilinozitola, ki so ji dodali fosfatne skupine v nekaterih hidroksilnih skupinah inozitolnega dela.

Apolarni repi

Ogljikovodikove verige apolarnih repov imajo lahko različne dolžine od 16 do plus ali minus 24 atomov ogljika, odvisno od zadevnega organizma.

Te verige so lahko nasičene (enojne vezi ogljik-ogljik) ali nenasičene (dvojne vezi ogljik-ogljik; mono nenasičene ali polinenasičene) in kot druge fosfolipidi, pridobljeni iz fosfatidne kisline, maščobne kisline v položaju C2 glicerol-3-fosfata ponavadi je nenasičen.

Ti lipidi imajo običajno verige maščobnih kislin, ki ustrezajo stearinski kislini in arahidonski kislini, z 18 in 20 atomi ogljika, en nasičen in drugi nenasičen.

Usposabljanje

Fosfatidilinozitol je, tako kot drugi fosfolipidi, tvorjen iz fosfatidne kisline, preprostega fosfolipida, katerega zgradbo zaznamujeta dva apolarna repa in polarna glava, sestavljena samo iz fosfatne skupine, vezane na ogljik na položaju 3 glicerola.

De novo sinteza

Za novo tvorbo fosfatidilinozitola fosfatidna kislina reagira s CTP (citidin trifosfatom), visokoenergijsko molekulo, analogno ATP, in tvori CDP-diacilglicerol, ki je pogost predhodnik na poti fosfatidilinozitola in njegovih derivatov, fosfatidilglicerol in difosfatidilglicerol ali kardiolipin.

Zadevno reakcijo katalizira encim CDP-diacilglicerol sintaza, ki ima dvojno podcelično lokacijo, ki vključuje mikrosomsko frakcijo in notranjo mitohondrijsko membrano.

Fosfatidilinozitol nato nastane zaradi kondenzacijske reakcije med molekulo inozitola in molekulo CDP-diacilglicerola, ki izhaja iz prejšnjega koraka.

Ta korak katalizira fosfatidilinozitol-sintaza (CDP-diacilglicerol: mioinozitol-3-fosfatidil-transferaza), encim, povezan z membrano endoplazemskega retikuluma celic sesalcev.

Reakcija, ki predstavlja omejevalni korak tega procesa, je pravzaprav tvorba inozitola iz glukoznega 6-fosfata, ki mora potekati "navzgor" iz biosintetske poti.

Sinteza njegovih derivatov

Fosforilirani derivati ​​fosfatidilinozitola nastajajo v skupini encimov, imenovanih fosfatidilinozitol-kinaze, ki so odgovorni za pritrditev fosfatnih skupin na hidroksilne skupine inozitolnega dela matičnega lipida.

Lastnosti

Strukturni

Tako kot fosfatidilserin in fosfatidilglicerol tudi fosfatidilinozitol opravlja več funkcij. Ima pomembne strukturne posledice, saj je del lipidnih dvoslojev, ki sestavljajo različne in večnamenske biološke membrane.

Številni proteini se "vežejo" na celične membrane s tako imenovanimi "GPI sidri", ki niso nič drugega kot glikozilirani derivati ​​fosfatidilinozitola, ki zagotavljajo beljakovinam hidrofobno "sidro", ki jih podpira na površini celice. membrana.

Nekateri proteini citoskeleta se vežejo na fosforilirane derivate fosfatidilinozitola, ta vrsta lipidov pa služi tudi kot jedro za tvorbo beljakovinskih kompleksov, vključenih v eksocitozo.

Pri celični signalizaciji

Njeni derivati ​​so na primer drugi glasniki pri številnih hormonskih povezanih signalnih procesih pri sesalcih.

Dva najpomembnejša sekundarna sporočila, ki izhajata iz "hormonsko občutljivega fosfatidilinozitolnega sistema", sta inozitol 1,4,5-trifosfat (IP3 ali inozitol trifosfat) in diacilglicerol, ki izpolnjujeta različne funkcije. dol «na slapu.

IP3 je vključen v kaskado hormonske signalizacije, ki jo uporabljajo drugi messengerji, na primer adrenalin.

Inozitol je topni glasnik, ki svoje funkcije izvaja v citosolu, medtem ko je diacilglicerol topen v maščobi in ostane vezan na membrani, kjer deluje tudi kot prenašalec.

Na enak način so v rastlinah ugotovili, da imajo tudi fosforilirani derivati ​​fosfatidilinozitola pomembne funkcije v celičnih signalnih kaskadah.

Reference

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidilinozitol-sintaza iz tkiv sesalcev. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Izdaje Omega (5. izd.).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemija lipidov, lipoproteinov in membran. V Novi izčrpni biokemiji Vol. 36 (4. izdaja). Elsevier.