FOSFATIDILINOZITOLS: STRUKTŪRA, VEIDOŠANĀS, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Fosfatidilinozitola ir fosfolipīdu saime glycerophospholipids vai phosphoglycerides, kas ir klāt bioloģiskos membrānām. Tas veido apmēram 10% no kopējā fosfolipīdu satura vidējā šūnā.

Tas ir izplatīts daudzu eikariotu un prokariotu plazmas membrānas iekšpusē. Zīdītājiem un citiem mugurkaulniekiem tas īpaši bagātina smadzeņu šūnu membrānas; un tieši šajos audos to pirmo reizi novēroja Folčs un Vulijs 1942. gadā.

Fosfatidilinozīta klasiskais attēlojums (Avots: NEUROtiker caur Wikimedia Commons)

Tā ķīmisko struktūru, kā arī dažu fosforilēto atvasinājumu struktūru Ballou pētniecības grupa noteica laikā no 1959. līdz 1961. gadam.

Tam ir svarīgas strukturālās funkcijas, kas saistītas ar tā pārpilnību membrānās, bet tas ir arī svarīgs avots otrajiem kurjeriem, kam ir būtiska ietekme uz šūnu signalizācijas procesiem, kurus izraisa daudz un dažādi īpašie stimuli.

Tā glikozilētā forma piedalās olbaltumvielu kovalentajā modifikācijā, kas ļauj tām saistīties ar membrānām caur lipīdu struktūrām, kuras sauc par GPI (glikozilfosfatidilinozitola) “enkuriem”.

Uzbūve

Tāpat kā vairums membrānas lipīdu, fosfatidilinozitols ir amfātiskā molekula, tas ir, tā ir molekula ar hidrofilu polāro galu un hidrofobu nepolāru galu.

Tās vispārējā struktūra ir balstīta uz 1,2-diacilglicerīna 3-fosfāta mugurkaulu, kur divas taukskābju ķēdes, kas esterificētas pie oglekļa atomiem 1. un 2. pozīcijā, apolē astes, un fosfātu grupa, kas pievienota grupai " galva ”, apzīmē polāro reģionu.

Galvas grupa: inozitols

Inositola molekula, kas ar fosfodiestera saiti ir piesaistīta fosfātu grupai pie oglekļa glicerīna molekulas 3. pozīcijā, attēlo šī fosfolipīda "galvas" grupu.

Inozitols ir cikloheksāna atvasinājums, kurā visi tā oglekļa atomi (6) ir saistīti ar hidroksilgrupu. To var iegūt no uzturā patērētiem pārtikas produktiem, no no novo sintēzes ceļa vai no paša pārstrādes. Smadzeņu šūnas, kā arī citi audi mazākā mērā ražo to no glikozes 6-fosfāta.

Daudzu fosfatidilinozīta atvasinājumu struktūra ir nekas cits kā fosfatidilinozīta molekula, kurai dažās inozitola daļas hidroksilgrupās ir pievienotas fosfātu grupas.

Polāras astes

Apolāro astiņu ogļūdeņražu virknēm var būt dažāda garuma - no 16 līdz plus vai mīnus 24 oglekļa atomiem, atkarībā no attiecīgā organisma.

Šīs ķēdes var būt piesātinātas (oglekļa-oglekļa vienreizējās saites) vai nepiesātinātās (oglekļa-oglekļa divkāršās saites; mononepiesātinātās vai polinepiesātinātās) un, tāpat kā citi fosfolipīdi, kas iegūti no fosfatidīnskābes, taukskābju C2 stāvoklī glicerīna 3-fosfāta stāvoklī tas parasti ir nepiesātināts.

Šajos lipīdos parasti ir taukskābju ķēdes, kas atbilst stearīnskābei un arahidonskābei ar 18 un 20 oglekļa atomiem, attiecīgi viens piesātināts un otrs nepiesātināts.

Apmācība

Fosfatidilinozitolu, tāpat kā citus fosfolipīdus, veido no fosfatidīnskābes - vienkārša fosfolipīda, kura struktūru raksturo divas apolāri astes un polāra galva, kas sastāv tikai no fosfātu grupas, kas piestiprināta pie oglekļa glicerīna 3. pozīcijā.

De novo sintēze

Fosfatidilinozitola de novo veidošanai fosfatidīnskābe reaģē ar CTP (citidīna trifosfātu), augstas enerģijas molekulu, kas ir analoga ATP, un veido CDP-diacilglicerīnu, kas ir kopīgs prekursors fosfatidilinozīta ceļā un tā atvasinājumos. fosfatidilglicerīns un difosfatidilglicerīns vai kardiolipīns.

Attiecīgo reakciju katalizē enzīms CDP-diacilglicerīna sintāze, kurai ir divkārša subcelulāra atrašanās vieta, kurā ietilpst mikrosomu frakcija un iekšējā mitohondriju membrāna.

Fosfatidilinozitols pēc tam rodas no kondensācijas reakcijas starp inozitola molekulu un CDP-diacilglicerīna molekulu, kas rodas iepriekšējā posmā.

Šo soli katalizē fosfatidilinozīta sintāze (CDP-diacilglicerīns: mioinositol-3-fosfatidil-transferāze) - enzīms, kas saistīts ar zīdītāju šūnu endoplazmatiskā retikulārā membrānu.

Reakcija, kas attēlo šī procesa ierobežojošo soli, faktiski ir inozīta veidošanās no glikozes 6-fosfāta, kam jānotiek "augšpus" biosintētiskā ceļa.

Tā atvasinājumu sintēze

Fosfatidilinozīta fosforilētos atvasinājumus ražo enzīmu grupa, ko sauc par fosfatidilinozilozīnu kināzēm, kuras ir atbildīgas par fosfātu grupu piestiprināšanu sākotnējā lipīda inozitola daļas hidroksilgrupām.

Iespējas

Strukturālā

Tāpat kā fosfatidilserīns un fosfatidilglicerīns, fosfatidilinozitols pilda vairākas funkcijas. Tam ir svarīga strukturālā ietekme, jo tā ir daļa no lipīdu divslāņu slāņiem, kas veido dažādās un daudzfunkcionālās bioloģiskās membrānas.

Daudzi proteīni "saistās" ar šūnu membrānām caur tā sauktajiem "GPI enkuriem", kas ir nekas cits kā fosfatidilinozitola glikozilētie atvasinājumi, kas nodrošina olbaltumvielas ar hidrofobisku "enkuru", kas tos atbalsta uz šūnas virsmas. membrāna.

Daži citoskeleta olbaltumvielas saistās ar fosfatidilinozīta fosforilētiem atvasinājumiem, un šāda veida lipīdi kalpo arī kā kodols olbaltumvielu kompleksu veidošanai, kas iesaistīti eksocitozē.

Šūnu signalizācijā

Tā atvasinājumi, piemēram, ir otrais kurjers daudzos ar hormoniem saistītos signalizācijas procesos zīdītājiem.

Divi no vissvarīgākajiem sekundārajiem kurjeriem, kas izriet no tā saucamās "hormoniem jūtīgās fosfatidilinozītu sistēmas", ir inozitol 1,4,5-trifosfāts (IP3 vai inositol trifosfāts) un diacilglicerīns, kas pilda dažādas funkcijas. uz leju ”uz ūdenskrituma.

IP3 ir iesaistīts hormonu signālu kaskādē, ko izmanto otrās kurjeru sistēmas, piemēram, adrenalīns.

Inozīts ir šķīstošs kurjers, kas pilda savas funkcijas citosolā, savukārt diacilglicerīns ir taukos šķīstošs un paliek saistīts membrānā, kur tas darbojas arī kā kurjers.

Tādā pašā veidā augos ir noteikts, ka fosfatidilinozīta fosforilētiem atvasinājumiem ir arī nozīmīgas funkcijas šūnu signalizācijas kaskādēs.

Atsauces

1. Antonssons, B. (1997). Fosfatidilinozīta sintāze no zīdītāju audiem. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
4. Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Lipīdu, lipoproteīnu un membrānu bioķīmija. In New Comprehensive Biochemistry 36. sēj. (4. izdevums). Elsevier.