Fosfatidiletanolamin yapısı, biyosentezi ve işlevleri



fosfatidiletanolaminin (PE) prokaryotik organizmaların plazma zarlarında bol miktarda bulunan bir gliserofosfolipittir. Aksine, ökaryotik hücre zarlarında bu, fosfatidilkolinden sonra plazma zarının iç tarafında en bol bulunan ikinci gliserofosfolipittir..

Fosfatidiletanolamin bolluğuna rağmen, bolluğu sadece hücre tipine değil aynı zamanda kompartımana ve düşünülen spesifik hücre yaşam döngüsü süresine de bağlıdır..

Biyolojik zarlar, hücresel organizmaları tanımlayan engellerdir. Sadece koruma ve izolasyon işlevlerine sahip değil, aynı zamanda optimum işleyiş için hidrofobik bir ortam gerektiren proteinlerin oluşturulması için de kilit öneme sahipler..

Hem ökaryotlarda hem de prokaryotlarda esas olarak gliserofosfolipidlerden ve daha az oranda sfingolipidlerden ve sterollerden oluşan membranlar bulunur..

Gliserofosfolipitler, sn-1 ve sn-2 pozisyonlarında değişen uzunluk ve doygunluk derecesinde iki yağ asidi ile esterlenmiş bir L-gliserol iskeleti üzerine yapılandırılmış amfipatik moleküllerdir. Sn-3 pozisyonundaki hidroksilde, çeşitli gliserofosfolipid sınıflarına yol açan farklı tipteki moleküller ile birleştirilebilen bir fosfat grubu tarafından esterleştirilir..

Hücresel dünyada gliserofosfolipidlerin çeşitli vardır, ancak, en bol fosfatidilkolin (PC), fosfatidiletanolamin (PE), fosfatidilserin (PS), fosfatidilinositol (PI), fosfatidik asit (PA), fosfatidilgliserol (PG) ve kardiolipin (CL).

indeks

  • 1 yapı
  • 2 Biyosentez
    • 2.1 Kennedy Rotası
    • 2.2 PSD Yolu
  • 3 İşlev
  • 4 Kaynakça

yapı

fosfatidiletanolamin yapısı deneysel bütün gliserofosfolipitler için tespit edildiği üzere 1952 yılında Baer ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir, fosfatidiletanolamin asidi zincirleri ile bir, sn-1 konumunda bir molekül esterlenmiş gliserol ve sn-2 ihtiva eder 16 ve 20 karbon atomları arasında yağ.

Hidroksil sn-1'de esterlenen yağ asitleri genellikle maksimum uzunlukları 18 karbon atomu ile doymuş (çift bağlar olmadan), oysa sn-2 pozisyonunda bağlanmış zincirler daha uzun ve bir veya daha fazla doymamışlıktadır ( çift ​​bağlantılar).

Bu zincirlerin doyma derecesi, çift tabakada proteinlerin yerleştirilmesi ve sekestrasyonu üzerinde büyük bir etkiye sahip olan membranın esnekliğine katkıda bulunur..

Fosfatidiletanolamin, konik bir geometrik şekle sahip olduğu için lamelli olmayan bir gliserofosfolipid olarak kabul edilir. Bu form, hidrofobik "kuyrukları" oluşturan yağ asitlerinin zincirleriyle ilişkili olarak kutup grubunun küçük boyutuyla veya "baş" ile verilir..

Fosfatidiletanolaminin "başı" veya polar grubu, zwitteriyonik karaktere sahiptir, yani belirli pH koşulları altında pozitif ve negatif olarak yüklenebilen gruplara sahip olduğunu söyler..

Bu özellik, çok miktarda amino asit kalıntısına sahip hidrojen bağları oluşturmanıza izin verir ve bunların yük dağılımı, birçok integral membran proteininin alanlarının topolojisi için temel bir belirleyicidir..

biyosentezi

Ökaryotik hücrelerde yapısal lipidlerin sentezi coğrafi olarak sınırlandırılmıştır, biyosentezin ana bölgesidir, endoplazmik retikulum (ER) ve daha az Golgi cihazı.

Fosfatidiletanolamin üretimi için dört bağımsız biyosentetik yol vardır: (1) Kennedy yolu olarak da bilinen CDP-etanolamin yolu; (2) fosfatidilserin (PS) dekarboksilasyonu için PSD yolu; (3) lyso-PE'nin asillenmesi ve (4) baz, diğer gliserofosfolipidlerin polar grubunun reaksiyonlarını değiştirir..

Kennedy Rotası

Bu yolla fosfatidiletanolaminin biyosentezi ER ile sınırlıdır ve hamster karaciğer hücrelerinde ana üretim yolu olduğu gösterilmiştir. Üç farklı enzim tarafından katalizlenen üç ardışık enzimatik adımdan oluşur.

İlk adımda, fosfoetanolamin ve ADP, etanolaminin ATP'ye bağlı fosforilasyonunu katalize eden etanolamin kinazın etkisiyle üretilir..

Bitkilerin aksine, ne memeliler ne de mayalar bu substratı üretme kabiliyetine sahip değildir, bu nedenle diyette tüketilmeli veya önceden var olan fosfatidiletanolamin veya sfingosin moleküllerinin bozulmasından elde edilmelidir..

Fosfoetanolamin, CTP: fosfoetanolamin sitiltiltransferaz (ET) tarafından yüksek enerjili bileşik CDP: etanolamin ve inorganik bir fosfat oluşturmak için kullanılır.

1,2-diasilgliserol etanolamin fosfotransferaz (ETP) fosfatidiletanolamin ile sonuçlanan, zarı içine yerleştirin bir molekül etanolamin diasilgliserole kovalent bağa-etanolamin CDP içerdiği enerji kullanır.

PSD yolu

Bu rota hem prokaryotlarda hem de mayalar ve memelilerde çalışır. Bakterilerde plazma zarında cereyan eder, ancak ökaryotlarda endoplazmik retikulumun mitokondriyal membran ile yakın ilişkisi olan bir alanda meydana gelir..

Memelilerde, rota, çekirdeği tarafından kodlanan mitokondriyal zar içerisine gömülmüş olan tek bir enzim olan fosfatidilserin dekarboksilaz (PSD1p) ile katalize edilir. Reaksiyon, PS'nin fosfatidiletanolamin'e dekarboksilasyonunu içerir..

Kalan iki yol (lyso-PE asilasyonu ve polar bağımlı kalsiyum bağımlı değişim) endoplazmik retikulumda gerçekleşir, ancak ökaryotik hücrelerde toplam fosfatidiletanolamin üretimine önemli bir katkıda bulunmaz.

fonksiyonlar

Gliserofosfolipidlerin hücrede yapısal fonksiyonlar, enerji depolaması ve hücre sinyalizasyonu dahil olmak üzere üç ana işlevi vardır..

Fosfatidiletanolamin, birçok zar proteininin bağlanması, stabilizasyonu ve katlanması ile birçok enzimin çalışması için gerekli konformasyonel değişiklikler ile ilişkilidir..

Deneysel kanıtlar kontraktil halka oluşumu ve iki yavru hücrelerin membran bölünme sağlayan fragmoplasto kurulması sırasında telophase geç aşamasında önemli bir gliserofosfolipid gibi bir fosfatidiletanolamin anlaşılacağı.

Ayrıca, hem endoplazmik retikulum hem de Golgi aparatının zarlarının füzyon ve fisyon işlemlerinde (birleşme ve ayrılma) önemli bir işlevi vardır..

E. coli'de, fosfatidiletanolaminin enzim laktoz permeazının doğru katlanması ve fonksiyonu için gerekli olduğu kanıtlanmıştır, bu nedenle moleküler "chaperon" rolüne sahip olduğu öne sürülmüştür..

Fosfatidiletanolamin, GPI ankrajları gibi sayısız proteinin translasyon sonrası modifikasyonu için gerekli olan etanolamin molekülünün ana donörüdür..

Bu gliserofosfolipid, enzimatik aktiviteye sahip sayısız molekülün öncüsüdür. Ek olarak, diasilgliserol, fosfatidik asit ve bazı yağ asitlerinin yanı sıra metabolizmasından türetilen moleküller, ikinci haberciler gibi davranabilir. Ek olarak, fosfatidilkolin üretimi için önemli bir substrattır..

referanslar

  1. Brouwers, J.F.H. M., Vernooij, E.A.A. M., Tielens, A.G., M. ve Van Golde, L.A.G. (1999). Fosfatidiletanolamin moleküler türlerinin hızlı ayrılması ve tanımlanması. Lipid Research Dergisi, 40 (1), 164-169. Jlr.org'dan kurtarıldı
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). İç mitokondriyal zarda üretilen fosfatidiletanolamin, maya sitokrom bc1 kompleks fonksiyonu için esastır 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Sağlık ve Hastalıkta Fosfatidiletanolamin Metabolizması. Uluslararası Hücre ve Moleküler Biyoloji Dergisi (Cilt 321). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F. ve Smith, T. K. (2010). Kennedy yolu-de novo fosfatidiletanolamin ve fosfatidilkolin sentezi. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T. ve Riezman, H. (2018). Membran lipid kompozisyonunun çeşitliliğini anlamak. Doğa İncelemeleri Moleküler Hücre Biyolojisi, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Membran yapısal biyoloji: biyokimyasal ve biyofiziksel temelleri ile. Cambrudge Üniversitesi Basını. Cambrudge.org sitesinden alındı
  7. Seddon, J.M., Cevc, G., Kaye, R.D., ve Marsh, D. (1984). Hidratlı Diasil ve Dialkilsfosfatidiletanolaminlerin Polimorfizminin X-Işını Kırınımı Çalışması. Biyokimya, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A.M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T., & Cremer, P.S. (2017). Ana Bileşen Olarak Fosfatidiletanolamin ile Desteklenen Lipit İki Katmanları. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D.R., & Feignenson, G.W. (2008). Membran lipidleri: nerede oldukları ve nasıl davrandıkları. Nature Yorumları, 9, 112-124.
  10. Vance, J.E. (2003). Fosfatidilserin ve Fosfatidiletanolamin Metabolizmasının Moleküler ve Hücre Biyolojisi. K. Moldave (Ed.), İlerleme Nükleik Asit Araştırması ve Moleküler Biyoloji (s. 69-111). Akademik Basın.
  11. Vance, J.E. (2008). Memeli hücrelerinde fosfatidilserin ve fosfatidiletanolamin: metabolik olarak ilişkili iki aminofosfolipid. Lipid Research Dergisi, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J.E. & Tasseva, G. (2013). Memeli hücrelerinde fosfatidilserin ve fosfatidiletanolamin oluşumu ve fonksiyonları. Biochimica et Biophysica Acta - Lipidlerin Moleküler ve Hücre Biyolojisi, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X., & Zeisel, S.H. (2003). Fosfatidiletanolamin-N-metiltransferaz aktivitesi ve diyet kolin, farelerde karaciğer-plazma lipid akısını ve esansiyel yağ asidi metabolizmasını düzenler. Beslenme Dergisi, 133 (11), 3386-3391.