SFINGOMYELIINI: RAKENNE, TOIMINNOT, SYNTEESI JA AINEENVAIHDUNTA - BIOLOGIA - 2026

Sfingomyeliini on runsain sfingolipidejä eläinten kudoksiin: tiedetään esiintyvän kaikissa solukalvojen tutkittu tähän mennessä. Sillä on rakenteellisia yhtäläisyyksiä fosfatidyylikoliinin kanssa polaarisessa pääryhmässä, joten se luokitellaan myös fosfolipidiksi (fosfosfingolipidi).

1880-luvulla tutkija Johann Thudichum eristi eetteriin liukenevan lipidikomponentin aivokudoksesta ja nimitti sfingomyeliiniksi. Myöhemmin, vuonna 1927, tämän sfingolipidin rakenne ilmoitettiin N-asyyli-sfingosiini-1-fosfokoliinina.

Sfingomyeliinin rakenne (Lähde: Jag123 englanniksi Wikipediassa, Wikimedia Commonsin kautta)

Kuten muillakin shingolipideillä, sfingomyeliinillä on sekä rakenteellisia että solusignaalitoimintoja, ja sitä on erityisen runsaasti hermostokudoksissa, erityisesti myeliinissä, vaipana, joka kattaa ja eristää tiettyjen hermosolujen aksonit.

Sen jakautumista on tutkittu solunsisäisellä fraktioinnilla ja entsymaattisilla hajoamiskokeilla sfingomyelinaaseilla, ja tulokset osoittavat, että yli puolet eukaryoottisolujen sfingomyeliinistä löytyy plasmamembraanista. Tämä riippuu kuitenkin solutyypistä. Esimerkiksi fibroblasteissa sen osuus kaikista lipideistä on lähes 90%.

Tämän lipidin synteesi- ja aineenvaihduntaprosessien häiriintyminen johtaa monimutkaisten patologioiden tai lipidoosin kehittymiseen. Esimerkki näistä on perinnöllinen Niemann-Pick -tauti, jolle on tunnusomaista hepatosplenomegalia ja etenevä neurologinen toimintahäiriö.

Rakenne

Sfingomyeliini on amfipaattinen molekyyli, joka koostuu polaarisesta päästä ja kahdesta apolaarisesta häntä. Polaarinen pääryhmä on fosfoliinimolekyyli, joten se voi näyttää samanlaiselta kuin glyserofosfolipidifosfatidyylikoliini (PC). Näiden kahden molekyylin välillä on kuitenkin huomattavia eroja pinta- ja hydrofobisessa alueella.

Yleisin emäs nisäkkäiden sfingomyeliinimolekyylissä on keramidi, joka koostuu sfingosiinista (1,3-dihydroksi-2-amino-4-oktadekeeni), jolla on trans-kaksoissidos hiilien välillä paikoissa 4 ja 4 5 hiilivetyketjusta. Sen tyydyttynyt johdannainen, sphinganiini, on myös yleinen, mutta sitä löytyy vähäisemmässä määrin.

Sfingomyeliinin hydrofobisten häntäpituuksien pituus on 16 - 24 hiiliatomia ja rasvahappokoostumus vaihtelee kudoksesta riippuen.

Esimerkiksi ihmisen aivojen valkosairauden sfingomyeliinit sisältävät nervonihappoa, harmaan aineen rasvahapot sisältävät pääasiassa steariinihappoa ja verihiutaleissa esiintyvä muoto on arakidonaatti.

Sfingomyeliinin kahden rasvahappoketjun välillä on yleensä pituuserot, mikä näyttää edistävän "interdigitaation" ilmiöitä hiilivetyjen välillä vastakkaisissa yksikerroksissa. Tämä antaa kalvolle erityisen vakauden ja erityiset ominaisuudet verrattuna muihin kalvoihin, jotka ovat huonompia tässä sfingolipidissä.

Molekyylin rajapinta-alueella sphingomyelin sisältää amidiryhmän ja vapaan hydroksyylin hiilessä 3, joka voi toimia vedyn sidoksen luovuttajina ja vastaanottajana molekyylin sisäisissä ja intermolekyylisissä sidoksissa, jotka ovat tärkeitä sivudomeenien määrittelyssä ja vuorovaikutuksessa. erityyppisillä molekyyleillä.

ominaisuudet

-signalointi

Sfingosiinimetabolian - keramiinin, sfingosiinin, sfingosiini-1-fosfaatin ja diasyyliglyserolin - tuotteet ovat tärkeitä solujen efektoreita ja antavat sille roolin monissa solun toiminnoissa, kuten apoptoosissa, kehityksessä ja ikääntymisessä, solujen signalointiin.

-Rakenne

Sfingomyeliinin kolmiulotteisen "sylinterimäisen" rakenteen ansiosta tämä lipidi voi muodostaa kompakteja ja järjestettyjä membraanidomeeneja, joilla on tärkeitä toiminnallisia vaikutuksia proteiinin kannalta, koska se voi muodostaa spesifiset domeenit joillekin integroiduille membraaniproteiineille.

Lipidi "laudoissa" ja caveolaeissa

Lipidilautat, membraanifaasit tai sfingolipidien, kuten sfingomyeliini, jotkut glyserofosfolipidit ja kolesteroli, järjestäytyneet mikrotunnukset edustavat vakaita alustoja membraaniproteiinien assosioitumiseen eri toimintoihin (reseptorit, kuljettajat jne.).

Caveolae-solut ovat plasmamembraanin invaginaatioita, jotka rekrytoivat proteiineja GPI-ankkureilla ja ovat myös runsaasti sfingomyeliiniä.

Mitä kolesterolia

Kolesteroli vaikuttaa rakenteellisesta jäykkyydestään merkittävästi solukalvojen rakenteeseen, etenkin juoksevuuteen liittyvissä näkökohdissa, minkä vuoksi sitä pidetään olennaisena elementtinä.

Koska sfingomyeliineillä on sekä vedyn sidoksen luovuttajia että akseptoreita, uskotaan niiden kykenevän muodostamaan “vakaampia” vuorovaikutuksia kolesterolimolekyylien kanssa. Tästä syystä sanotaan, että kalvojen kolesteroli- ja sfingomyeliinitasojen välillä on positiivinen korrelaatio.

Synteesi

Sfingomyeliinin synteesi tapahtuu Golgi-kompleksissa, jossa endoplasmisesta retikulaarista (ER) kuljetettu keramidi modifioidaan siirtämällä fosfogoliinimolekyyli fosfatidyylikoliinista samalla, kun vapautuu diasyyliglyserolimolekyyli. Reaktiota katalysoi SM-syntaasi (keramidi: fosfatidyylikoliinifosfokoliinitransferaasi).

On myös toinen polku sfingomyeliinin tuotantoon, joka voi tapahtua siirtämällä fosfoetanoliamiinia fosfatidyylietanoliamiinista (PE) kerami- diin ja myöhemmin fosfoetanoliamiinin metylaatiolla. Tämän uskotaan olevan erityisen tärkeä joissakin PE-rikkaissa hermokudoksissa.

Sfingomyeliinin syntaasia löydetään Golgi-kompleksikompleksin membraanin luminal-puolella, mikä on yhdenmukainen sfingomyeliinin ekstracytoplasmic extractoplasmic sijainti useimmissa soluissa.

Sfingomyeliinin polaarisen ryhmän ominaisuuksista ja spesifisten translokaasien ilmeisestä puutteesta johtuen tämän lipidin topologinen orientaatio riippuu entsyymisyntaasista.

aineenvaihdunta

Sfingomyeliinin hajoamista voi tapahtua sekä plasmamembraanissa että lysosomeissa. Lysosomaalinen hydrolyysi keramiidiksi ja fosfokoliiniksi riippuu happamasta sfingomyelinaasista, liukoisesta lysosomaalisesta glykoproteiinista, jonka aktiivisuuden optimaalinen pH on noin 4,5.

Plasmakalvon hydrolyysiä katalysoi sfingomyelinaasi, joka toimii pH: ssa 7,4 ja joka vaatii kahdenarvoisia magnesium- tai mangaani-ioneja sen toimintaan. Muita sfingomyeliinin aineenvaihduntaan ja kierrätykseen liittyviä entsyymejä löytyy erilaisista organoleleista, jotka yhdistävät toisiinsa vesikulaaristen kuljetusreittien kautta.

Viitteet

1. Barenholz, Y., ja Thompson, TE (1999). Sphingomyelin: biofysikaaliset näkökohdat. Lipidien kemia ja fysiikka, 102, 29–34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sfingolipidien biokemia. (D. Hanahan, toim.), Handid of Lipid Research 3 (1. painos). Plenum Press.
3. Koval, M., ja Pagano, R. (1991). Sfingomyeliinin solunsisäinen kuljetus ja aineenvaihdunta. Biochimic, 1082, 113 - 125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. painos). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). Niemann-Pick -tauti tyyppi C: HE1-mutaatioiden spektri ja genotyyppi- / fenotyyppikorrelaatiot NPC2-ryhmässä. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Sfingomyeliinien kalvoominaisuudet. FEBS Letters, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Sfingomyeliinin ja kolesterolin vuorovaikutukset biologisissa ja mallikalvoissa. Lipidien kemia ja fysiikka, 102, 13–27.
8. Vance, JE, ja Vance, DE (2008). Lipidien, lipoproteiinien ja kalvojen biokemia. Julkaisussa New Comprehensive Biochemistry osa 36 (4. painos). Elsevier.