Fosfatidiletanolamīna (PE) ir glycerophospholipid abundande plazmatiskajās membrānas prokariotiem. Gluži pretēji, eikariotu šūnu membrānās tas ir otrais bagātīgākais glicerofosfolipīds plazmas membrānas iekšpusē pēc fosfatidilholīna.
Neskatoties uz fosfatidiletanolamīna pārpilnību, tā pārpilnība ir atkarīga ne tikai no šūnas veida, bet arī no nodalījuma un attiecīgā šūnu dzīves cikla, kas tiek ņemts vērā.
Fosfatidiletanolamīna molekula
Bioloģiskās membrānas ir barjeras, kas nosaka šūnu organismus. Viņiem ir ne tikai aizsardzības un izolācijas funkcijas, bet arī atslēga olbaltumvielu izveidošanai, kuru optimālai darbībai nepieciešama hidrofobiska vide.
Gan eikariotiem, gan prokariotiem ir membrānas, kas sastāv galvenokārt no glicerofosfolipīdiem un mazākā mērā sfingolipīdiem un sterīniem.
Glicerofosfolipīdi ir amfātiskas molekulas, kas strukturētas uz L-glicerīna pamata, ko sn-1 un sn-2 pozīcijās esterificē divas taukskābes ar atšķirīgu garumu un piesātinājuma pakāpi. Sn-3 pozīcijas hidroksilā to esterizē ar fosfātu grupu, kurai savukārt var piestiprināt dažāda veida molekulas, kas rada dažādas glicerofosfolipīdu klases.
Šūnu pasaulē ir ļoti daudz glicerofosfolipīdu, tomēr visizplatītākie ir fosfatidilholīns (PC), fosfatidiletanolamīns (PE), fosfatidilserīns (PS), fosfatidilinozitols (PI), fosfatidīnskābe (PA), fosfatidilglicerīns (PG). kardiolipīns (CL).
Uzbūve
Fosfatidiletanolamīna struktūru atklāja Baers un citi 1952. gadā. Kā eksperimentāli noteikts visiem glicerofosfolipīdiem, fosfatidiletanolamīns sastāv no glicerīna molekulas, kas ir esterificētas sn-1 un sn-2 pozīcijās ar skābju ķēdēm. taukskābju ar 16 līdz 20 oglekļa atomiem.
Sn-1 hidroksilā esterificētās taukskābes parasti ir piesātinātas (bez divkāršām saitēm) ar maksimālo garumu 18 oglekļa atomiem, savukārt sn-2 pozīcijā saistītās ķēdes ir garākas un ar vienu vai vairākiem nepiesātinātiem ( dubultās obligācijas).
Šo ķēžu piesātinājuma pakāpe veicina membrānas elastību, kurai ir liela ietekme uz olbaltumvielu ievietošanu un sekvestrāciju divslāņos.
Fosfatidiletanolamīns tiek uzskatīts par glicerofosfolipīdu, kas nav lamelārs, jo tam ir koniska ģeometriskā forma. Šo formu piešķir tās polārās grupas vai "galvas" mazais izmērs attiecībā pret taukskābju ķēdēm, kas satur hidrofobās "astes".
Fosfatidiletanolamīna "galvai" vai polārajai grupai ir cviterionisks raksturs, tas ir, tai ir grupas, kuras noteiktos pH apstākļos var pozitīvi un negatīvi uzlādēt.
Šī īpašība ļauj tai ūdeņraža saites ar lielu skaitu aminoskābju atlikumu, un tā lādiņa sadalījums ir būtisks daudzu integrālo membrānu proteīnu domēna topoloģijas noteicējs.
Biosintēze
Eikariotu šūnās strukturālo lipīdu sintēze ir ģeogrāfiski ierobežota, galvenā biosintēzes vieta ir endoplazmatiskais retikulums (ER) un mazākā mērā Golgi aparāts.
Fosfatidiletanolamīnu ražošanai ir četri neatkarīgi biosintēzes ceļi: (1) CDP-etanolamīna ceļš, pazīstams arī kā Kenedija ceļš; (2) PSD ceļš fosfatidilserīna (PS) dekarboksilēšanai; (3) lizo-PE acilēšana un (4) citu glicerofosfolipīdu polāro grupu bāzes izmaiņu reakcijas.
Kenedija maršruts
Fosfatidiletanolamīnu biosintēze šajā veidā aprobežojas ar ER, un ir pierādīts, ka kāmju aknu šūnās tas ir galvenais ražošanas ceļš. Tas sastāv no trim secīgiem fermentatīviem posmiem, kurus katalizē trīs dažādi fermenti.
Pirmajā posmā, pateicoties etanolamīna kināzes darbībai, tiek iegūti fosfoetanolamīni un ADP, kas katalizē no ATP atkarīgo etanolamīna fosforilēšanu.
Atšķirībā no augiem, ne zīdītāji, ne raugi nespēj ražot šo substrātu, tāpēc tas ir jālieto uzturā vai jāiegūst, sadaloties iepriekšējām fosfatidiletanolamīna vai sfingozīna molekulām.
Fosfoetanolamīnu izmanto CTP: fosfoetanolamīna citidiltransferāze (ET), lai izveidotu augstas enerģijas savienojumu CDP: etanolamīns un neorganisks fosfāts.
1,2-diacilglicerīna etanolamīna fosfotransferāze (ETP) izmanto enerģiju, kas atrodas CDP-etanolamīna saitē, lai kovalenti saistītu etanolamīnu ar membrānā ievietotu diacilglicerīna molekulu, radot fosfatidil-etanolamīnu.
Maršruts PSD
Šis ceļš darbojas gan ar prokariotiem, gan ar raugu un zīdītājiem. Baktērijās tas notiek plazmas membrānā, bet eikariotos tas notiek endoplazmatiskā retikulāra apgabalā, kas ir cieši saistīts ar mitohondriju membrānu.
Zīdītājiem ceļu katalizē viens enzīms - fosfatidilserīna dekarboksilāze (PSD1p), kas ir iestrādāts mitohondriju membrānā, kuras gēnu kodē kodols. Reakcija ietver PS dekarboksilēšanu līdz fosfatidiletanolamīnam.
Atlikušie divi ceļi (PE-lizo acilācija un no polārajām grupām atkarīgā kalcija apmaiņa) notiek endoplazmatiskā retikulumā, bet tie neietekmē kopējo fosfatidiletanolamīna veidošanos eikariotu šūnās.
Iespējas
Glicerofosfolipīdiem šūnā ir trīs galvenās funkcijas, starp kurām izceļas strukturālās funkcijas, enerģijas uzkrāšana un šūnu signalizācija.
Fosfatidiletanolamīns ir saistīts ar vairāku membrānas olbaltumvielu nostiprināšanu, stabilizāciju un locīšanu, kā arī ar konformācijas izmaiņām, kas nepieciešamas daudzu enzīmu darbībai.
Ir eksperimentāli pierādījumi, kas ierosina fosfatidiletanolamīnu kā izšķirošu glicerofosfolipīdu teofāzes vēlīnā stadijā, kontraktilā gredzena veidošanās laikā un veidojot fragmoplastu, kas ļauj sadalīt abu meitas šūnu membrānu.
Tam ir arī nozīmīga loma visos endoplazmatiskā retikuluma un Golgi aparāta membrānu saplūšanas un skaldīšanas (apvienošanas un atdalīšanas) procesos.
E. coli tika parādīts, ka fosfatidiletanolamīns ir nepieciešams pareizai enzīma laktozes permeāzes locīšanai un darbībai, tāpēc ir ierosināts, ka tam ir molekulārā “chaperone” loma.
Fosfatidiletanolamīns ir etanolamīna molekulas galvenais donors, kas nepieciešams daudzu olbaltumvielu, piemēram, GPI enkuru, translācijas modificēšanai.
Šis glicerofosfolipīds ir daudzu molekulu ar enzīmu aktivitāti priekštecis. Turklāt molekulas, kas iegūtas no tās metabolisma, kā arī diacilglicerīns, fosfatidīnskābe un dažas taukskābes, var darboties kā otrie kurjeri. Turklāt tas ir svarīgs substrāts fosfatidilholīna ražošanai.
Atsauces
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM un van Golde, LMG (1999). Ātra fosfatidiletanolamīna molekulu sugu atdalīšana un identificēšana. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164. – 169. Atgūts no jlr.org
- Calzada, E., McCaffery, JM, & Claypool, SM (2018). Fosfatidiletanolamīns, kas ražots iekšējā mitohondriju membrānā, ir būtisks rauga citohroma bc1 kompleksa funkcijai. 3. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, SM (2016). Fosfatidiletanolamīna metabolisms veselībā un slimībās. Starptautiskais šūnu un molekulārās bioloģijas pārskats (321. sējums). Elsevier Inc.
- Gibellini, F., & Smith, TK (2010). Kenedija ceļš-de novo fosfatidiletanolamīna un fosfatidilholīna sintēze. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harajama, T., un Riezmans, H. (2018). Izpratne par membrānas lipīdu sastāvu. Daba apskats Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambrudge University Press. Atjaunots no cambrudge.org
- Seddons, JM, Cevc, G., Kaye, RD, & Marsh, D. (1984). Hidratētu diacil- un dialkilfosfatidil-etanolamīnu polimorfisma rentgenstaru difrakcijas pētījums. Bioķīmija, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T., & Cremer, PS (2017). Atbalstīja lipīdu pastiprinātājus, kuru galvenā sastāvdaļa bija fosfatidiletanolamīns. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meers, G., Voelkers, DR, un Feignensons, GW (2008). Membrānas lipīdi: kur viņi atrodas un kā viņi uzvedas. Dabas apskats, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). Fosfatidilserīna un fosfatidiletanolamīnu metabolisma molekulārā un šūnu bioloģija. K. Moldave (Red.), Nucleic Acid Research and Molekulārā Biology Progress (69.-111.lpp). Akadēmiskā prese.
- Vance, JE (2008). Fosfatidilserīns un fosfatidiletanolamīns zīdītāju šūnās: divi ar metabolismu saistīti aminofosfolipīdi. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Fosfatidilserīna un fosfatidiletanolamīna veidošanās un darbība zīdītāju šūnās. Biochimica et Biophysica Acta - lipīdu molekulārā un šūnu bioloģija, 1831 (3), 543–554.
- Watkins, SM, Zhu, X., un Zeisel, SH (2003). Fosfatidiletanolamīna-N-metiltransferāzes aktivitāte un holīna daudzums uzturā regulē aknu un plazmas lipīdu plūsmu un neaizstājamo taukskābju metabolismu pelēm. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.