SPHINGOMYELIN: ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, SYNTHESIS AT METABOLISMO - BIOLOGY - 2024

Ang sphingomyelin ay ang pinaka-masaganang sphingolipids sa tisyu ng hayop: ay kilala na nangyayari sa lahat ng mga lamad ng cell na pinag-aralan hanggang sa kasalukuyan. Mayroon itong pagkakapareho sa istruktura na may phosphatidylcholine sa mga tuntunin ng polar head group, kaya inuri din ito bilang isang phospholipid (phosphosphingolipid).

Noong 1880s, ang siyentipiko na si Johann Thudichum ay naghiwalay ng isang eter na natutunaw na sangkap ng lipid mula sa tisyu ng utak at pinangalanan itong sphingomyelin. Nang maglaon, noong 1927, ang istraktura ng sphingolipid na ito ay iniulat bilang N-acyl-sphingosine-1-phosphocholine.

Istraktura ng sphingomyelin (Pinagmulan: Jag123 sa Ingles Wikipedia, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Tulad ng iba pang mga sphingolipids, ang sphingomyelin ay may parehong pag-andar ng istruktura at cell signaling, at lalo na sagana sa mga tisyu ng nerbiyos, partikular ang myelin, isang kaluban na sumasaklaw at ibubukod ang mga axon ng ilang mga neuron.

Ang pamamahagi nito ay napag-aralan sa pamamagitan ng subcellular fractionation at mga eksperimento sa pagbubungkal ng enzymatic na may sphingomyelinases, at ang mga resulta ay nagpapahiwatig na higit sa kalahati ng sphingomyelin sa mga eukaryotic cells ay matatagpuan sa lamad ng plasma. Gayunpaman, nakasalalay ito sa uri ng cell. Sa fibroblast, halimbawa, nagkakahalaga ng halos 90% ng kabuuang lipid.

Ang dysregulation ng mga proseso ng synthesis at metabolismo ng lipid na ito ay humantong sa pag-unlad ng mga kumplikadong pathologies o lipidosis. Ang isang halimbawa nito ay ang namamana na sakit na Niemann-Pick, na nailalarawan sa pamamagitan ng hepatosplenomegaly at mga progresibong neurological dysfunction.

Istraktura

Ang Sphingomyelin ay isang amphipathic molekula na binubuo ng isang polar head at dalawang apolar na buntot. Ang polar head group ay isang molekula ng phosphocholine, kaya maaari itong lumitaw na katulad ng glycerophospholipid phosphatidylcholine (PC). Gayunpaman, may malaking pagkakaiba-iba tungkol sa interface ng pagitan at hydrophobic sa pagitan ng dalawang molekulang ito.

Ang pinakakaraniwang base sa isang molmula sphingomyelin molekula ay ceramide, na binubuo ng sphingosine (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadecene), na may trans double bond sa pagitan ng mga carbon sa mga posisyon 4 at 5 ng chain ng hydrocarbon. Ang saturated derivative, sphinganine, ay pangkaraniwan din, ngunit natagpuan sa isang mas mababang sukat.

Ang haba ng mga hydrophobic tails ng sphingomyelin ay umaabot mula 16 hanggang 24 na carbon atoms at ang komposisyon ng fatty acid ay nag-iiba depende sa tisyu.

Ang Sphingomyelins sa puting bagay ng utak ng tao, halimbawa, ay nagtataglay ng nervonic acid, ang mga nasa kulay-abo na bagay ay naglalaman ng pangunahin na stearic acid, at ang laganap na form sa mga platelet ay arachidonate.

Sa pangkalahatan ay may isang pagkakaiba-iba sa haba sa pagitan ng dalawang mga fatty acid chain ng sphingomyelin, na tila pinapaboran ang mga "interdigitation" na phenomena sa pagitan ng mga hydrocarbons sa tapat ng mga monolayers. Nagbibigay ito ng lamad ng espesyal na katatagan at mga partikular na katangian kung ihahambing sa iba pang mga lamad na mahirap sa sphingolipid na ito.

Sa rehiyon ng interface ng molekula, ang sphingomyelin ay mayroong isang grupo ng amide at isang libreng hydroxyl sa carbon 3, na maaaring magsilbing mga donor na bono ng hydrogen at mga tumatanggap para sa mga bono ng intra- at intermolecular, mahalaga sa kahulugan ng mga side domain at pakikipag-ugnay. na may iba't ibang uri ng mga molekula.

Mga Tampok

-Signign

Ang mga produkto ng sphingosine metabolismo -ceramide, sphingosine, sphingosine 1-phosphate at diacylglycerol-, ay mahalagang mga cellular effectors at binibigyan ito ng papel sa maraming mga cellular function, tulad ng apoptosis, pag-unlad at pagtanda, cell signaling, bukod sa iba pa.

-Straktura

Salamat sa three-dimensional na "cylindrical" na istraktura ng sphingomyelin, ang lipid na ito ay maaaring makabuo ng mas compact at iniutos na mga domain ng lamad, na may mahalagang mga implikasyon na gumagaling mula sa punto ng protina, dahil maaari itong magtatag ng mga tukoy na domain para sa ilang mga integral na mga protina ng lamad.

Sa lipid "rafts" at caveolae

Ang mga lipid rafts, mga lamad ng lamad o iniutos ang mga micro domain ng sphingolipids tulad ng sphingomyelin, ilang glycerophospholipids, at kolesterol, ay kumakatawan sa mga matatag na platform para sa samahan ng mga protina ng lamad na may iba't ibang mga function (receptors, transporter, atbp.).

Ang Caveolae ay mga panukala ng lamad ng plasma na nagrekruta ng mga protina na may mga angkla ng GPI at mayaman din sa sphingomyelin.

Tungkol sa kolesterol

Ang kolesterol, dahil sa istruktura ng istruktura nito, ay makabuluhang nakakaapekto sa istraktura ng mga lamad ng cell, lalo na sa mga aspeto na nauugnay sa likido, na kung bakit ito ay itinuturing na isang mahalagang elemento.

Sapagkat ang mga sphingomyelins ay nagtataglay ng parehong mga donor at tanggap ng hydrogen, pinaniniwalaan na sila ay may kakayahang bumubuo ng mas "matatag" na pakikipag-ugnay sa mga molekula ng kolesterol. Ito ang dahilan kung bakit sinasabing mayroong positibong ugnayan sa pagitan ng mga antas ng kolesterol at sphingomyelin sa mga lamad.

Sintesis

Ang synthesis ng sphingomyelin ay nangyayari sa Golgi complex, kung saan ang ceramide na inakay mula sa endoplasmic reticulum (ER) ay binago sa pamamagitan ng paglilipat ng isang molekula ng phosphocholine mula sa phosphatidylcholine, na may pagkakasabay na paglabas ng isang diacylglycerol Molekyul. Ang reaksyon ay catalyzed ng SM synthase (ceramide: phosphatidylcholine phosphocholine transferase).

Mayroon ding isa pang landas ng paggawa ng sphingomyelin na maaaring mangyari sa pamamagitan ng paglipat ng isang phosphoethanolamine mula sa phosphatidylethanolamine (PE) hanggang ceramide, na may kasunod na methylation ng phosphoethanolamine. Ito ay naisip na mahalaga lalo na sa ilang mga tisyu na mayaman ng PE.

Ang sphingomyelin synthase ay matatagpuan sa luminal na bahagi ng Golgi complex membrane, na naaayon sa extracytoplasmic na lokasyon ng sphingomyelin sa karamihan ng mga cell.

Dahil sa mga katangian ng polar group ng sphingomyelin at ang maliwanag na kawalan ng mga tiyak na mga translocases, ang topological orientation ng lipid na ito ay nakasalalay sa synthase ng enzyme.

Metabolismo

Ang pagkasira ng sphingomyelin ay maaaring mangyari sa parehong lamad ng plasma at lysosomes. Ang Lysosomal hydrolysis sa ceramide at phosphocholine ay nakasalalay sa acidic sphingomyelinase, isang natutunaw na lysosomal glycoprotein na ang aktibidad ay may isang pinakamabuting kalagayan na pH sa paligid ng 4.5.

Ang hydrolysis sa lamad ng plasma ay catalyzed ng isang sphingomyelinase na gumagana sa pH 7.4 at nangangailangan ng divalent magnesium o manganese ions para sa operasyon nito. Ang iba pang mga enzymes na kasangkot sa metabolismo at pag-recycle ng sphingomyelin ay matatagpuan sa iba't ibang mga organelles na kumokonekta sa bawat isa sa pamamagitan ng mga vesicular na daanan ng transportasyon.

Mga Sanggunian

1. Barenholz, Y., & Thompson, TE (1999). Sphingomyelin: mga aspeto ng biophysical. Chemistry at Physics ng Lipids, 102, 29–34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Biochemistry. (D. Hanahan, Ed.), Handbook ng Lipid Research 3 (1st ed.). Plenum Press.
3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Intracellular transportasyon at metabolismo ng sphingomyelin. Biochimic, 1082, 113-125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molekular na Cell Biology (Ika-5 ed.). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K., … Vanier, MT (2001). Uri ng Sakit sa Niemann-Pick C: Spectrum ng HE1 Mutations at Genotype / Phenotype Correlations sa NPC2 Group. J. Hum. Genet. , 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Mga katangian ng lamad ng sphingomyelins. Mga Sulat ng FEBS, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - pakikipag-ugnayan ng kolesterol sa mga lamad sa biological at modelo. Chemistry at Physics ng Lipids, 102, 13-27.
8. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochemistry ng lipids, lipoproteins at lamad. Sa Bagong Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (ika-4 na ed.). Elsevier.