- štruktúra
- Hlavná skupina: inositol
- Nepolárne chvosty
- výcvik
- Syntéza de novo
- Syntéza jeho derivátov
- Vlastnosti
- štrukturálne
- V bunkovej signalizácii
- Referencie
Fosfatidylinozitol je fosfolipid rodina glycerofosfolipidů alebo fosfoglyceridy, ktoré sú prítomné v biologických membránach. Tvorí asi 10% celkového obsahu fosfolipidov v priemernej bunke.
Vo vnútri plazmatickej membrány je bežné množstvo eukaryot a prokaryot. U cicavcov a iných stavovcov obzvlášť obohacuje membrány mozgových buniek; a práve v týchto tkanivách to prvýkrát pozorovali Folch a Wooley v roku 1942.
Klasická reprezentácia fosfatidylinozitolu (Zdroj: NEUROtiker prostredníctvom Wikimedia Commons)
Jeho chemická štruktúra, ako aj štruktúra niektorých jej fosforylovaných derivátov, bola určená výskumnou skupinou Ballou v rokoch 1959 až 1961.
Má dôležité štrukturálne funkcie, ktoré súvisia s jeho hojnosťou v membránach, ale je to tiež dôležitý zdroj druhých poslov, ktorí majú dôležité implikácie v bunkových signalizačných procesoch, ktoré sú vyvolané početnými a rozmanitými špeciálnymi stimulmi.
Jeho glykozylovaná forma sa podieľa na kovalentnej modifikácii proteínov, ktorá im umožňuje viazať sa na membrány prostredníctvom lipidových štruktúr nazývaných „kotvy“ GPI (glykozylfosfatidylinozitolu).
štruktúra
Ako väčšina membránových lipidov, fosfatidylinozitol je amfipatická molekula, to znamená, že je to molekula s hydrofilným polárnym koncom a hydrofóbnym nepolárnym koncom.
Jeho všeobecná štruktúra je založená na kostre 1,2-diacylglycerolu 3-fosfátu, kde dva reťazce mastných kyselín esterifikované na uhlíkoch v pozíciách 1 a 2 predstavujú nepolárne zvyšky a fosfátová skupina pripojená k skupine " hlava “, predstavuje polárnu oblasť.
Hlavná skupina: inositol
Molekula inozitolu pripojená fosfodiesterovou väzbou k fosfátovej skupine na uhlíku v polohe 3 molekuly glycerolu predstavuje „hlavnú“ skupinu tohto fosfolipidu.
Inositol je derivát cyklohexánu, ktorý má všetky atómy uhlíka (6), z ktorých každý je viazaný na hydroxylovú skupinu. Môže pochádzať z potravín spotrebovaných v potrave, z de novo syntéznej cesty alebo z vlastnej recyklácie. Mozgové bunky, ako aj ďalšie tkanivá v menšej miere, ich produkujú z 6-fosfátu glukózy.
Štruktúra mnohých derivátov fosfatidylinozitolu nie je nič iné ako molekula fosfatidylinozitolu, ku ktorej boli v niektorých hydroxylových skupinách inositolovej časti pridané fosfátové skupiny.
Nepolárne chvosty
Uhľovodíkové reťazce nepolárnych zvyškov môžu mať rôznu dĺžku od 16 do plus alebo mínus 24 atómov uhlíka, v závislosti od príslušného organizmu.
Tieto reťazce môžu byť nasýtené (jednoduché väzby uhlík-uhlík) alebo nenasýtené (dvojité väzby uhlík-uhlík; mononenasýtené alebo polynenasýtené) a podobne ako iné fosfolipidy odvodené od kyseliny fosfatidovej, mastné kyseliny v polohe C2 glycerol 3-fosfátu. zvyčajne je nenasýtený.
Tieto lipidy majú zvyčajne reťazce mastných kyselín zodpovedajúce kyseline stearovej a arachidónovej s 18 a 20 atómami uhlíka, jeden nasýtený a druhý nenasýtený.
výcvik
Fosfatidylinozitol, podobne ako iné fosfolipidy, je tvorený z kyseliny fosfatidovej, jednoduchého fosfolipidu, ktorého štruktúra je charakterizovaná dvoma nepolárnymi zvyškami a polárnou hlavou zloženou iba z fosfátovej skupiny pripojenej k uhlíku v polohe 3 glycerolu.
Syntéza de novo
Pri de novo tvorbe fosfatidylinozitolu reaguje kyselina fosfatidová s CTP (cytidíntrifosfát), vysokoenergetickou molekulou analogickou s ATP a tvorí CDP-diacylglycerol, ktorý je bežným prekurzorom fosfatidylinozitolovej dráhy a jej derivátov fosfatidylglycerol a difosfatidylglycerol alebo kardiolipín.
Predmetná reakcia je katalyzovaná enzýmom CDP-diacylglycerol syntáza, ktorá má duálne subcelulárne miesto, ktoré zahŕňa mikrozomálnu frakciu a vnútornú mitochondriálnu membránu.
Fosfatidylinozitol následne vzniká kondenzačnou reakciou medzi molekulou inozitolu a molekulou CDP-diacylglycerolu, ktorá je výsledkom predchádzajúceho kroku.
Tento krok je katalyzovaný fosfatidylinozitol syntázou (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-fosfatidyltransferáza), enzýmom asociovaným s membránou endoplazmatického retikula cicavčích buniek.
Reakciou, ktorá predstavuje limitujúci krok tohto procesu, je v skutočnosti tvorba inozitolu z glukózy-6-fosfátu, ktorý sa musí vyskytovať "proti smeru" biosyntetickej dráhy.
Syntéza jeho derivátov
Fosforylované deriváty fosfatidylinozitolu sú produkované skupinou enzýmov nazývaných fosfatidylinozitol kinázy, ktoré sú zodpovedné za pripojenie fosfátových skupín k hydroxylovým skupinám inozitolovej časti materského lipidu.
Vlastnosti
štrukturálne
Podobne ako fosfatidylserín a fosfatidylglycerol, aj fosfatidylinozitol má viac funkcií. Má dôležité štrukturálne dôsledky, pretože je súčasťou lipidových dvojvrstiev, ktoré tvoria rôzne a multifunkčné biologické membrány.
Mnoho proteínov sa „viaže“ na bunkové membrány prostredníctvom tzv. „GPI kotiev“, ktoré nie sú ničím iným ako glykozylovanými derivátmi fosfatidylinozitolu, ktoré poskytujú proteínom hydrofóbnu „kotvu“, ktorá ich podporuje na povrchu bunky. membrána.
Niektoré proteíny cytoskeletu sa viažu na fosforylované deriváty fosfatidylinozitolu a tento typ lipidu slúži tiež ako jadro na tvorbu proteínových komplexov zapojených do exocytózy.
V bunkovej signalizácii
Jeho deriváty sú napríklad druhým poslom v mnohých signalizačných procesoch súvisiacich s hormónmi u cicavcov.
Dva z najdôležitejších sekundárnych poslov, ktoré sú odvodené od toho, čo sa nazýva „hormón-senzitívny fosfatidylinozitolový systém“, sú inositol 1,4,5-trifosfát (IP3 alebo inositol trifosfát) a diacylglycerol, ktoré plnia rôzne funkcie. dole “na vodopád.
IP3 sa podieľa na hormónovej signalizačnej kaskáde, ktorú používajú systémy druhého posla, ako je adrenalín.
Inositol je rozpustný messenger, ktorý vykonáva svoje funkcie v cytosole, zatiaľ čo diacylglycerol je rozpustný v tukoch a zostáva viazaný v membráne, kde tiež funguje ako messenger.
Rovnakým spôsobom sa u rastlín zistilo, že fosforylované deriváty fosfatidylinozitolu majú tiež dôležité funkcie v bunkových signalizačných kaskádach.
Referencie
- Antonsson, B. (1997). Fosfatidylinozitol syntáza z tkanív cicavcov. Biochimica et Biophysica Acta.
- Luckey, M. (2008). Štrukturálna biológia membrán: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. a Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. vydanie). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
- Vance, JE a Vance, DE (2008). Biochémia lipidov, lipoproteínov a membrán. In New Comprehensive Biochemistry, zväzok 36 (4. vydanie). Elsevier.