Struktur phosphatidylethanolamine, biosintesis dan fungsi



The phosphatidylethanolamine (PE) adalah glycerophospholipid yang berlimpah dalam membran plasma organisma prokariotik. Sebaliknya, dalam membran sel eukariotik ini adalah glycerophospholipid paling banyak kedua di bahagian dalam membran plasma selepas phosphatidylcholine.

Walaupun banyaknya fosfatidiletananolamin, kelimpahannya tidak hanya bergantung pada jenis sel tetapi juga pada petak dan masa kitaran hayat sel khusus yang dianggap.

Membran biologi adalah halangan yang menentukan organisma selular. Bukan sahaja mereka mempunyai fungsi perlindungan dan pengasingan, tetapi mereka juga penting untuk penubuhan protein yang memerlukan persekitaran hidrofobik untuk berfungsi dengan optimum.

Kedua-dua eukariota dan prokariot mempunyai membran yang terdiri terutamanya daripada gliserofosfatid dan, sedikit sebanyak, sphingolipid dan sterol..

Glycerophospholipids adalah molekul amphipat yang berstruktur pada kerangka L-gliserol yang esterified pada kedudukan sn-1 dan sn-2 oleh dua asid lemak yang mempunyai panjang dan tahap ketepuan yang berlainan. Dalam kedudukan hidroksil sn-3 dihidrogenkan oleh kumpulan fosfat, yang seterusnya boleh disertai dengan pelbagai jenis molekul yang menimbulkan pelbagai kelas gliserofosfat.

terdapat pelbagai glycerophospholipids di dunia selular, bagaimanapun, yang paling banyak adalah phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS), phosphatidylinositol (PI), asid phosphatidic (PA), phosphatidylglycerol (PG) dan cardiolipin (CL).

Indeks

  • 1 Struktur
  • 2 Biosintesis
    • 2.1 Laluan Kennedy
    • 2.2 JPA Laluan
  • 3 Fungsi
  • 4 Rujukan

Struktur

Struktur phosphatidylethanolamine telah ditemui oleh Baer et al pada tahun 1952. Seperti yang telah ditentukan secara uji kaji untuk semua glycerophospholipids, phosphatidylethanolamine terdiri daripada molekul gliserol esterified di sn-1 kedudukan dan sn-2 dengan rantai asid lemak antara 16 dan 20 atom karbon.

Asid lemak esterified di hidroksil sn-1 biasanya tepu (tiada ikatan kembar) dengan panjang atom 18 karbon, manakala rantaian dilampirkan pada kedudukan sn-2, mempunyai panjang yang lebih besar dan dengan satu atau lebih unsaturations ( dua pautan).

Tahap ketepuan rantai ini menyumbang kepada keanjalan membran, yang mempunyai pengaruh yang besar terhadap penyisipan dan penyerapan protein dalam bilayer..

Phosphatidylethanolamine dianggap sebagai glycerophospholipid bukan lamellar, kerana ia mempunyai bentuk geometri kon. Bentuk ini diberikan oleh saiz kecil kumpulan kutubnya atau "kepala", berhubung dengan rantai asid lemak yang terdiri daripada "ekor hidrofobik".

Kumpulan "kepala" atau kutub phosphatidylethanolamine mempunyai sifat zwitterionik, iaitu untuk mengatakan bahawa ia mempunyai kumpulan yang boleh positif dan negatif dikenakan di bawah keadaan pH tertentu.

Ciri ini membolehkan anda menubuhkan ikatan hidrogen dengan sejumlah besar residu asid amino dan pengagihan caj mereka adalah penentu penting bagi topologi domain banyak protein membran integral.

Biosintesis

Dalam sel-sel eukariotik, sintesis lipid struktural adalah terhad kepada geografi, sebagai tapak utama biosintesis retikulum endoplasma (ER) dan lebih rendah daripada peralatan Golgi.

Terdapat empat laluan biosintesis bebas untuk pengeluaran fosfatidiletanolamina: (1) laluan CDP-ethanolamine, juga dikenali sebagai laluan Kennedy; (2) laluan JPA untuk decarboxylation daripada phosphatidylserine (PS); (3) penyerapan lyso-PE dan (4) tindak balas perubahan asas kumpulan kutub gliserofolipid lain.

Laluan Kennedy

Biosintesis fosfatidiletanolamina dengan laluan ini terhad kepada ER dan telah ditunjukkan bahawa dalam sel hati hamster ia adalah laluan pengeluaran utama. Ia terdiri daripada tiga langkah enzim berturut-turut yang dikatalisasi oleh tiga enzim berbeza.

Dalam langkah pertama, fosfonetanolamina dan ADP dihasilkan oleh tindakan ethanolamine kinase, yang memangkinkan fosforilasi yang bergantung kepada ATP ethanolamine.

Tidak seperti tumbuh-tumbuhan, mamalia dan ragi tidak mampu menghasilkan substrat ini, jadi ia mesti dimakan dalam diet atau diperolehi daripada degradasi molekul phosphatidylethanolamine atau sphingosine yang sedia ada..

Phosphoethanolamine digunakan oleh CTP: phosphoethanolamine cytidyltransferase (ET) untuk membentuk CDP senyawa bertenaga tinggi: etanolamin dan fosfat anorganik.

1,2-diacylglycerol ethanolamine Fosfotransferase (ETP) menggunakan tenaga yang terkandung di dalam CDP-ethanolamine ikatan kovalen kepada ethanolamine diacylglycerol molekul memasukkan ke dalam membran, menyebabkan phosphatidylethanolamine.

Laluan JPA

Laluan ini beroperasi dalam prokariota dan dalam ragi dan mamalia. Dalam bakteria ia berlaku dalam membran plasma, tetapi dalam eukariota ia berlaku di suatu kawasan retikulum endoplasma yang mempunyai hubungan rapat dengan membran mitokondria.

Dalam mamalia, laluan itu dipangkin oleh enzim tunggal, fosfatidilserine decarboxylase (PSD1p), yang tertanam dalam membran mitokondria, yang gennya dikodkan oleh nukleus. Reaksi ini melibatkan decarboxylation PS kepada phosphatidylethanolamine.

dua laluan yang tinggal (lyso-PE acylation dan pertukaran kalsium yang bergantung kepada kumpulan kutub) berlaku dalam retikulum endoplasma, tetapi tidak menyumbang dengan ketara kepada jumlah pengeluaran phosphatidylethanolamine dalam sel-sel eukariot.

Fungsi

Glycerophospholipids mempunyai tiga fungsi utama dalam sel, termasuk fungsi struktur, penyimpanan tenaga dan isyarat sel..

Phosphatidylethanolamine dikaitkan dengan penahan, penstabilan dan lipatan pelbagai protein membran, serta perubahan konformasi yang diperlukan untuk fungsi enzim banyak.

Bukti eksperimen mencadangkan phosphatidylethanolamine sebagai glycerophospholipid penting di peringkat lewat telofasa, semasa pembentukan cincin contractile dan mewujudkan fragmoplasto membolehkan bahagian membran daripada dua sel anak.

Ia juga mempunyai fungsi penting dalam semua proses gabungan dan pembelahan (kesatuan dan pemisahan) membran kedua-dua retikulum endoplasma dan peralatan Golgi..

Dalam E. coli, terbukti bahawa phosphatidylethanolamine diperlukan untuk lipatan dan fungsi enzim laktosa yang terhenti, jadi ia telah dicadangkan bahawa ia mempunyai peranan molekul "pendamping".

Phosphatidylethanolamine adalah penderma utama molekul ethanolamine yang diperlukan untuk pengubahsuaian selepas translasi pelbagai protein, seperti sauh GPI..

Glycerophospholipid ini adalah pelopor pelbagai molekul dengan aktiviti enzimatik. Di samping itu, molekul yang diperoleh daripada metabolismenya, serta diacylgliserol, asid fosfatid dan beberapa asid lemak, boleh bertindak sebagai utusan kedua. Di samping itu, ia adalah substrat penting untuk pengeluaran phosphatidylcholine.

Rujukan

  1. Brouwers, J. F. H. M., Vernooij, E. A. M. M., Tielens, A. G. M., & van Golde, L. M. G. (1999). Pemisahan dan pengenalpastian spesies molekul fosfatidylethanolamine secara cepat. Jurnal Penyelidikan Lipid, 40 (1), 164-169. Dipulihkan dari jlr.org
  2. Calzada, E., McCaffery, J.M., & Claypool, S.M. (2018). Phosphatidylethanolamine yang dihasilkan dalam membran mitokondria dalaman adalah penting untuk fungsi kompleks sitokrom bc1 ragi 3. BioRxiv, 1, 46. 
  3. Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, S.M. (2016). Metabolisme Phosphatidylethanolamine dalam Kesihatan dan Penyakit. Tinjauan Antarabangsa Biologi Sel dan Molekul (Jilid 321). Elsevier Inc. 
  4. Gibellini, F., & Smith, T. K. (2010). Sintesis Kennedy-de novo daripada phosphatidylethanolamine dan phosphatidylcholine. IUBMB Life, 62 (6), 414-428. 
  5. Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Memahami kepelbagaian komposisi lipid membran. Ulasan Alam Biologi Sel Molekul, 19 (5), 281-296. 
  6. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofisik. Cambrudge University Press. Diperolehi daripada cambrudge.org
  7. Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, R. D., & Marsh, D. (1984). Kajian sinaran sinar-x Polimorfisme Diacyl Hidrasi dan Dialkylphosphatidylethanolamines. Biokimia, 23 (12), 2634-2644. 
  8. Sendecki, A.M., Poyton, M.F., Baxter, A.J., Yang, T., & Cremer, P.S. (2017). Lipid Bilayers yang disokong dengan Phosphatidylethanolamine sebagai Komponen Utama. Langmuir, 33 (46), 13423-13429. 
  9. van Meer, G., Voelker, D. R., & Feignenson, G. W. (2008). Lipid membran: di mana mereka berada dan bagaimana mereka bertindak. Ulasan Alam, 9, 112-124.
  10. Vance, J. E. (2003). Biologi Molekul dan Sel Phosphatidylserine dan Metabolisme Phosphatidylethanolamine. Di K. Moldave (Ed.), Kemajuan Penyelidikan Asid Nukleat dan Biologi Molekul (hlm. 69-111). Akademik Akhbar.
  11. Vance, J. E. (2008). Phosphatidylserine dan phosphatidylethanolamine dalam sel-sel mamalia: dua aminofospholipid berkaitan metabolik. Jurnal Penyelidikan Lipid, 49 (7), 1377-1387.
  12. Vance, J. E., & Tasseva, G. (2013). Pembentukan dan fungsi phosphatidylserine dan phosphatidylethanolamine dalam sel mamalia. Biochimica et Biophysica Acta - Biologi Molekul dan Sel Lipid, 1831 (3), 543-554. 
  13. Watkins, S.M., Zhu, X., & Zeisel, S.H. (2003). Aktiviti phosphatidylethanolamine-N-metiltransferase dan kolin pemakanan mengawal fluks lipid-plasma hati dan metabolisme asid lemak penting dalam tikus. Journal of Nutrition, 133 (11), 3386-3391.