Fosfatidyylietanoliamiini (PE) on glyserofosfolipidi abundande plasmakalvojen prokaryoottien. Päinvastoin, eukaryoottisissa solumembraaneissa tämä on toiseksi yleisimmän glyserofosfolipidi plasmamembraanin sisäpuolella fosfatidyylikoliinin jälkeen.
Huolimatta fosfatidyylietanoliamiinin runsaudesta, sen määrä riippuu paitsi solutyypistä myös osastosta ja tarkasteltavan solun elinkaaren hetkestä.
Fosfatidyylietanoliamiinimolekyyli
Biologiset kalvot ovat esteitä, jotka määrittelevät soluorganismit. Niillä ei ole vain suojaus- ja eristystoiminnot, vaan ne ovat myös avainasemassa proteiinien muodostumiselle, jotka tarvitsevat hydrofobisen ympäristön optimaaliseen toimintaansa.
Sekä eukaryooteilla että prokaryooteilla on membraaneja, jotka koostuvat pääasiassa glyserofosfolipideistä ja vähemmässä määrin sfingolipideistä ja steroleista.
Glyserofosfolipidit ovat amfipaattisia molekyylejä, jotka on rakennettu L-glyserolirungolle, joka on esteröity sn-1 ja sn-2-asemiin kahdella rasvalla, jonka pituus ja kylläisyysaste vaihtelevat. Sn-3-aseman hydroksyylissä se esteröidään fosfaattiryhmällä, johon puolestaan voidaan kiinnittää erityyppisiä molekyylejä, jotka saavat aikaan glyserofosfolipidien erilaisia luokkia.
Sellaisessa maailmassa on paljon erilaisia glyserofosfolipidejä, mutta yleisimpiä ovat fosfatidyylikoliini (PC), fosfatidyylietanoliamiini (PE), fosfatidyyliseriini (PS), fosfatidyylinositoli (PI), fosfatidihappo (PA), fosfatidyyliglyseroli (PG). kardiolipiini (CL).
Rakenne
Fosfatidyylietanoliamiinin rakenteen löysivät Baer ym. Vuonna 1952. Kuten kaikille glyserofosfolipideille on kokeellisesti määritetty, fosfatidyylietanoliamiini koostuu glyserolimolekyylistä, joka on esteröity sn-1- ja sn-2-asemiin happaketjuilla. rasvaisia, joissa on 16 - 20 hiiliatomia.
Sn-1-hydroksyylissä esteröityjä rasvahappoja ovat yleensä tyydyttyneet (ilman kaksoissidoksia) enimmäispituuksilla 18 hiiliatomia, kun taas sn-2-asemassa kytketyt ketjut ovat pidempiä ja yhdellä tai useammalla tyydyttymättömällä (kaksoissidokset).
Näiden ketjujen kyllästymisaste edistää kalvon joustavuutta, jolla on suuri vaikutus proteiinien insertointiin ja sekvesterointiin kaksikerroksessa.
Fosfatidyylietanoliamiinia pidetään ei-lamellisena glyserofosfolipidinä, koska sillä on kartiomainen geometrinen muoto. Tämän muodon antaa sen polaarisen ryhmän tai "pään" pieni koko suhteessa rasvahappoketjuihin, jotka käsittävät hydrofobiset "hännät".
Fosfatidyylietanoliamiinin "päällä" tai polaarisella ryhmällä on kahtaisioninen luonne, ts. Siinä on ryhmiä, jotka voivat olla positiivisesti ja negatiivisesti varautuneita tietyissä pH-olosuhteissa.
Tämä ominaisuus mahdollistaa sen vedyssidoksen suuren määrän aminohappotähteiden kanssa ja sen varausjakauma on olennainen tekijä monien kiinteiden membraaniproteiinien domeenitopologialle.
biosynteesissä
Eukaryoottisoluissa rakenteellisten lipidien synteesi on rajoitettu maantieteellisesti, pääbiosynteesikohta on endoplasminen retikulum (ER) ja vähemmässä määrin Golgi-laite.
Fosfatidyylietanoliamiinituotannolle on neljä riippumatonta biosynteettistä reittiä: (1) CDP-etanoliamiinireitti, joka tunnetaan myös nimellä Kennedy-reitti; (2) PSD-reitti fosfatidyyliseriini (PS) -dekarboksyloinnille; (3) lyso-PE: n asylointi ja (4) muiden glyserofosfolipidien polaarisen ryhmän emäksenmuutosreaktiot.
Kennedy-reitti
Fosfatidyylietanoliamiinin biosynteesi tällä reitillä rajoittuu ER: hen ja on osoitettu, että hamsterin maksasoluissa se on päätuotantoreitti. Se koostuu kolmesta peräkkäisestä entsymaattisesta vaiheesta, joita katalysoi kolme erilaista entsyymiä.
Ensimmäisessä vaiheessa fosfoetanoliamiini ja ADP tuotetaan etanoliamiinikinaasin vaikutuksen avulla, joka katalysoi etanoliamiinin ATP-riippuvaista fosforylaatiota.
Toisin kuin kasveissa, nisäkkäät tai hiivat eivät kykene tuottamaan tätä substraattia, joten se on nautittava ruokavaliossa tai saatava aikaan olemassa olevien fosfatidyylietanoliamiini- tai sfingosiinimolekyylien hajoamisesta.
CTP: fosfoetanoliamiini-sytidyylitransferaasi (ET) käyttää fosfoetanoliamiinia korkeaenergisen yhdisteen CDP: etanoliamiinin ja epäorgaanisen fosfaatin muodostamiseen.
1,2-diasyyliglyserolietanoliamiinifosfotransferaasi (ETP) käyttää CDP-etanoliamiinisidoksen sisältämää energiaa sitoutumaan kovalenttisesti etanoliamiiniin kalvon sisään asetettuun diasyyliglyserolimolekyyliin, jolloin syntyy fosfatidyylietanoliamiinia.
Reitti PSD
Tämä reitti toimii sekä prokaryooteissa että hiivassa ja nisäkkäissä. Bakteereissa sitä esiintyy plasmamembraanissa, mutta eukaryooteissa sitä esiintyy endoplasmisen retikulumin alueella, joka liittyy läheisesti mitokondriaaliseen kalvoon.
Nisäkkäissä reittiä katalysoi yksi entsyymi, fosfatidyyliseriinidekarboksylaasi (PSD1p), joka on upotettu mitokondriaaliseen kalvoon, jonka geeni koodataan ytimessä. Reaktio sisältää PS: n dekarboksyloinnin fosfatidyylietanoliamiiniksi.
Jäljelle jäävät kaksi reittiä (PE-lysoasylointi ja polaarisesta ryhmästä riippuvainen kalsiumvaihto) tapahtuvat endoplasmisessa retikulumissa, mutta ne eivät vaikuta merkittävästi kokonaisfosfatidyylietanoliamiinin tuotantoon eukaryoottisoluissa.
ominaisuudet
Glyserofosfolipideillä on solussa kolme päätoimintoa, joista rakenteelliset toiminnot, energian varastointi ja solujen signalointi erottuvat.
Fosfatidyylietanoliamiini liittyy monien membraaniproteiinien ankkurointiin, stabilointiin ja laskostumiseen samoin kuin monien entsyymien toiminnan kannalta välttämättömiin konformaatiomuutoksiin.
On olemassa kokeellista näyttöä, joka ehdottaa fosfatidyylietanoliamiinia ratkaisevana glyserofosfolipidinä telofaasin myöhäisessä vaiheessa, supistuvan renkaan muodostumisen ja fragmoplastin muodostumisen aikana, joka mahdollistaa kahden tytärsolun membraanin jakautumisen.
Sillä on myös tärkeä rooli kaikissa fuusio- ja fissioprosesseissa (yhdistyminen ja erottuminen) sekä endoplasmisen retikulumin että Golgi-laitteen kalvoissa.
E. colissa on osoitettu, että fosfatidyylietanoliamiini on välttämätön laktoosi-permeaasi-entsyymin oikean laskostumisen ja toiminnan kannalta, minkä vuoksi on ehdotettu, että sillä on rooli molekyylisenä “kaperonina”.
Fosfatidyylietanoliamiini on etanoliamiinimolekyylin tärkein luovuttaja, jota tarvitaan lukuisten proteiinien, kuten GPI-ankkurien, translaation jälkeiseen modifiointiin.
Tämä glyserofosfolipidi on lukuisten entsymaattisesti aktiivisten molekyylien edeltäjä. Lisäksi aineenvaihdunnasta johdetut molekyylit, samoin kuin diasyyliglyseroli, fosfatidihappo ja jotkut rasvahapot, voivat toimia toisina lähettiläinä. Lisäksi se on tärkeä substraatti fosfatidyylikoliinin tuotannossa.
Viitteet
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM ja van Golde, LMG (1999). Fosfatidyylietanoliamiinimolekyylien nopea erottaminen ja tunnistaminen. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164–169. Palautettu osoitteesta jlr.org
- Calzada, E., McCaffery, JM, & Claypool, SM (2018). Sisäisessä mitokondriaalisessa membraanissa tuotettu fosfatidyylietanoliamiini on välttämätön hiivan sytokromi bc1 -kompleksitoiminnalle 3. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., ja Claypool, SM (2016). Fosfatidyylietanoliamiinin metabolia terveydessä ja sairauksissa. Kansainvälinen katsaus solu- ja molekyylibiologiaan (osa 321). Elsevier Inc.
- Gibellini, F., ja Smith, TK (2010). Fosfatidyylietanoliamiinin ja fosfatidyylikoliinin Kennedyn polun de novo -synteesi. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harayama, T., ja Riezman, H. (2018). Kalvon lipidikoostumuksen monimuotoisuuden ymmärtäminen. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Kalvorakennebiologia: biokemiallisilla ja biofysikaalisilla perusteilla. Cambrudge University Press. Palautettu osoitteesta cambrudge.org
- Seddon, JM, Cevc, G., Kaye, RD, ja Marsh, D. (1984). Hydrattujen diasyyli- ja dialkyylifosfatidyylietanoliamiinien polymorfismin röntgendiffraktiotutkimus. Biokemia, 23 (12), 2634 - 2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T., ja Cremer, PS (2017). Tuetut lipidikoostumukset, joissa pääosana oli fosfatidyylietanoliamiini. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meer, G., Voelker, DR, ja Feignenson, GW (2008). Kalvojen lipidit: missä ne ovat ja miten ne käyttäytyvät. Nature Reviews, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). Fosfatidyyliseriinin ja fosfatidyylietanoliamiiniaineenvaihdunnan molekyyli- ja solubiologia. Julkaisussa K. Moldave (toim.), Progress Nucleic Acid Research and Molecular Biology (sivut 69 - 1111). Academic Press.
- Vance, JE (2008). Fosfatidyyliseriini ja fosfatidyylietanoliamiini nisäkässoluissa: kaksi metabolisesti liittyvää aminofosfolipidia. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377 - 1387.
- Vance, JE, ja Tasseva, G. (2013). Fosfatidyyliseriinin ja fosfatidyylietanoliamiinin muodostuminen ja toiminta nisäkässoluissa. Biochimica et Biophysica Acta - lipidien molekyyli- ja solubiologia, 1831 (3), 543–554.
- Watkins, SM, Zhu, X., ja Zeisel, SH (2003). Fosfatidyylietanoliamiini-N-metyylitransferaasiaktiivisuus ja ruokavalion koliini säätelevät maksa-plasma-lipidivuoa ja välttämättömien rasvahappojen metaboliaa hiirissä. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.