FOSFATIDYYLINOSITOLI: RAKENNE, MUODOSTUMINEN, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Fosfatidyyli on fosfolipidi perheen glyserofosfolipidien tai fosfoglyseridejä, jotka ovat läsnä biologisia kalvoja. Se muodostaa noin 10% keskimääräisen solun kokonaisfosfolipidipitoisuudesta.

Se on yleinen monien eukaryoottien ja prokaryoottien plasmakalvon sisäpuolella. Nisäkkäissä ja muissa selkärankaisissa se rikastaa erityisesti aivosolujen kalvoja; ja juuri näissä kudoksissa Folch ja Wooley havaitsivat sen ensimmäisen kerran vuonna 1942.

Fosfatidyylinositolin klassinen esitys (Lähde: NEUROtiker Wikimedia Commonsin kautta)

Sen kemiallisen rakenteen, kuten myös joidenkin sen fosforyloituneiden johdannaisten, määritteli Balloun tutkimusryhmä vuosina 1959 - 1961.

Sillä on tärkeitä rakenteellisia toimintoja, jotka liittyvät sen runsauteen kalvoihin, mutta se on myös tärkeä lähde toisille sanansaattajille, joilla on tärkeitä vaikutuksia solujen signalointiprosesseihin, jotka laukaistaan ​​lukuisilla ja monimuotoisilla erityisillä ärsykkeillä.

Sen glykosyloitunut muoto osallistuu proteiinien kovalenttiseen modifikaatioon, jonka avulla ne voivat sitoutua kalvoihin lipidirakenteiden kautta, joita kutsutaan GPI (glykosyylifosfatidyylinositoli) “ankkureiksi”.

Rakenne

Kuten useimmat membraanilipidit, fosfatidyylinositoli on amfipaattinen molekyyli, ts. Se on molekyyli, jolla on hydrofiilinen polaarinen pää ja hydrofobinen ei-polaarinen pää.

Sen yleinen rakenne perustuu 1,2-diasyyliglyseroli-3-fosfaatin runkoon, jossa hiileissä esteröityjä kaksi rasvahappoketjua asemissa 1 ja 2 edustavat apolaarisia pyrstöjä ja fosfaattiryhmää, joka on kiinnittynyt ryhmään " pää ”, edustaa napa-aluetta.

Pääryhmä: inositoli

Inositolimolekyyli, joka on kiinnittynyt fosfodiesterisidoksen kautta fosfaattiryhmään hiilessä glyserolimolekyylin asemassa 3, edustaa tämän fosfolipidin "pääryhmää".

Inositoli on sykloheksaanijohdannainen, jolla on kaikki hiiliatomit (6) kytkettyinä hydroksyyliryhmään. Se voi tulla ruokavaliossa käytetyistä elintarvikkeista, de novo -synteesireitistä tai omasta kierrätyksestä. Aivosolut, samoin kuin muutkin kudokset, vähäisemmässä määrin, tuottavat sen glukoosi-6-fosfaatista.

Monien fosfatidyylinositolijohdannaisten rakenne on vain fosfatidyylinositolimolekyyli, johon fosfaattiryhmiä on lisätty joihinkin inositoliosan hydroksyyliryhmistä.

Apolaariset pyrstöt

Apolaaristen häntäjen hiilivetyketjut voivat olla vaihtelevia 16 - plus tai miinus 24 hiiliatomia riippuen kyseisestä organismista.

Nämä ketjut voivat olla tyydyttyneitä (hiili-hiili-yksissidokset) tai tyydyttymättömiä (hiili-hiili-kaksoissidokset; monityydyttymättömiä tai monityydyttymättömiä) ja, kuten muutkin fosfatidihaposta johdetut fosfolipidit, rasvahapon sellainen, joka on glyseroli-3-fosfaatin C2-asemassa se on yleensä tyydyttymätön.

Näissä lipideissä on yleensä rasvahappoketjuja, jotka vastaavat steariinihappoa ja arakidonihappoa, joissa on 18 ja 20 hiiliatomia, joista toinen on tyydyttynyt ja toinen tyydyttymättömät.

koulutus

Fosfatidyylinositoli, kuten muutkin fosfolipidit, muodostuu fosfatidihaposta, yksinkertaisesta fosfolipidistä, jonka rakenteelle on ominaista kaksi apolaarista häntää ja polaarinen pää, joka koostuu vain fosfaattiryhmästä, joka on kiinnittynyt hiileen glyserolin asemassa 3.

De novo -synteesi

Fosfatidyylinositolin de novo-muodostumiseen fosfatidihappo reagoi CTP: n (sytidiinitrifosfaatin) kanssa, joka on ATP: n kanssa analoginen korkeaenergiamolekyyli, ja muodostaa CDP-diasyyliglyserolin, joka on yleinen edeltäjä fosfatidyylinositolireitillä ja sen johdannaisilla. fosfatidyyliglyseroli ja difosfatidyyliglyseroli tai kardiolipiini.

Kyseistä reaktiota katalysoi entsyymi CDP-diasyyliglyserolisyntaasi, jolla on kaksoissubellulaarinen sijainti, johon sisältyy mikrosomaalinen fraktio ja sisempi mitokondriaalinen membraani.

Fosfatidyylinositoli syntyy sen jälkeen kondensaatioreaktiosta inositolimolekyylin ja CDP-diasyyliglyserolimolekyylin välillä, joka johtuu edellisestä vaiheesta.

Tätä vaihetta katalysoi fosfatidyylinositolisyntaasi (CDP-diasyyliglyseroli: myoinositol-3-fosfatidyylitransferaasi), entsyymi, joka liittyy nisäkässolujen endoplasmisen retikulumin kalvoon.

Reaktio, joka edustaa tämän prosessin rajoittavaa vaihetta, on itse asiassa inositolin muodostuminen glukoosi-6-fosfaatista, jonka on tapahduttava "ylävirtaan" biosynteesireitistä.

Sen johdannaisten synteesi

Fosfatidyylinositolin fosforyloituja johdannaisia ​​tuottaa entsyymiryhmä, jota kutsutaan fosfatidyylinositolikinaaseiksi, ja jotka vastaavat fosfaattiryhmien kiinnittämisestä emälipidien inositoliosan hydroksyyliryhmiin.

ominaisuudet

rakenteellinen

Kuten fosfatidyyliseriini ja fosfatidyyliglyseroli, fosfatidyylisinositoli palvelee useita toimintoja. Sillä on tärkeitä rakenteellisia vaikutuksia, koska se on osa lipidikerroksista, jotka muodostavat erilaisia ​​ja monimuotoisia biologisia kalvoja.

Monet proteiinit "sitoutuvat" solukalvoihin, joita kutsutaan "GPI-ankkureiksi", jotka ovat vain fosfatidyylinositolin glykosyloituja johdannaisia, jotka tarjoavat proteiineille hydrofobisen "ankkurin", joka tukee niitä solun pinnalla. kalvo.

Jotkut sytoskeleton proteiinit sitoutuvat fosfatidyylinositolin fosforyloituihin johdannaisiin, ja tämäntyyppinen lipidi toimii myös ytimenä eksosytoosiin osallistuvien proteiinikompleksien muodostamisessa.

Solujen signaloinnissa

Esimerkiksi sen johdannaiset ovat toinen lähettiläs monissa nisäkkäiden hormoniin liittyvissä signalointiprosesseissa.

Kaksi tärkeimmistä sekundaarimittareista, jotka johdetaan ns. Hormoniherkästä fosfatidyylinosositolijärjestelmästä, ovat inositoli-1,4,5-trifosfaatti (IP3 tai inositolitrifosfaatti) ja diasyyliglyseroli, jotka suorittavat erilaisia ​​toimintoja. alas ”vesiputous.

IP3 on mukana hormonisignaalin kaskadissa, jota käyttävät toiset lähettijärjestelmät, kuten adrenaliini.

Inositoli on liukoinen lähettiläs, joka suorittaa tehtävänsä sytosolissa, kun taas diasyyliglyseroli on rasvaliukoinen ja pysyy sitoutuneena kalvoon, missä se toimii myös lähettilääna.

Samoin kasveissa on määritetty, että fosfatidyylinositolin fosforyloiduilla johdannaisilla on myös tärkeitä funktioita solusignaalin kaskadissa.

Viitteet

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidyylinositolisyntaasi nisäkkäiden kudoksista. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Kalvorakennebiologia: biokemiallisilla ja biofysikaalisilla perusteilla. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperin kuvattu biokemia (28. painos). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
5. Vance, JE, ja Vance, DE (2008). Lipidien, lipoproteiinien ja kalvojen biokemia. Julkaisussa New Comprehensive Biochemistry osa 36 (4. painos). Elsevier.