FOSFATYDYLOINOZYTOL: BUDOWA, TWORZENIE, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

Fosfatydyloinozytolu jest fosfolipidem rodziny glicerofosfolipidów lub fosfoglicerydy, które są obecne w błonach biologicznych. Stanowi około 10% całkowitej zawartości fosfolipidów w przeciętnej komórce.

Występuje często we wnętrzu błony plazmatycznej wielu eukariontów i prokariotów. U ssaków i innych kręgowców szczególnie wzbogaca błony komórek mózgowych; i właśnie w tych tkankach został po raz pierwszy zaobserwowany przez Folcha i Wooleya w 1942 roku.

Klasyczna reprezentacja fosfatydyloinozytolu (źródło: NEUROtiker za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Jego strukturę chemiczną, a także niektóre z jego fosforylowanych pochodnych, określiła grupa badawcza Ballou w latach 1959-1961.

Ma ważne funkcje strukturalne związane z obfitością w błonach, ale jest również ważnym źródłem wtórnych przekaźników, które mają ważne implikacje w procesach sygnalizacji komórkowej, które są wyzwalane przez liczne i różnorodne specjalne bodźce.

Jego glikozylowana postać uczestniczy w kowalencyjnej modyfikacji białek, która umożliwia im wiązanie się z błonami poprzez struktury lipidowe zwane „kotwicami” GPI (glikozylofosfatydyloinozytolu).

Struktura

Podobnie jak większość lipidów błonowych, fosfatydyloinozytol jest cząsteczką amfipatyczną, to znaczy jest cząsteczką z hydrofilowym końcem polarnym i hydrofobowym niepolarnym końcem.

Jego ogólna struktura oparta jest na szkielecie 1,2-diacyloglicerolo-3-fosforanu, gdzie dwa łańcuchy kwasów tłuszczowych zestryfikowane na atomach węgla w pozycjach 1 i 2 reprezentują ogony niepolarne, a grupa fosforanowa przyłączona do grupy. głowa ”, reprezentuje region polarny.

Grupa główna: inozytol

Cząsteczka inozytolu przyłączona przez wiązanie fosfodiestrowe do grupy fosforanowej na węglu w pozycji 3 cząsteczki glicerolu reprezentuje grupę „głowy” tego fosfolipidu.

Inozytol jest pochodną cykloheksanu, w której wszystkie atomy węgla (6) są połączone z grupą hydroksylową. Może pochodzić z żywności spożywanej w diecie, z drogi syntezy de novo lub z własnego recyklingu. Komórki mózgowe, a także w mniejszym stopniu inne tkanki, wytwarzają ją z 6-fosforanu glukozy.

Struktura wielu pochodnych fosfatydyloinozytolu to nic innego jak cząsteczka fosfatydyloinozytolu, do której dodano grupy fosforanowe w niektórych grupach hydroksylowych części inozytolu.

Ogony niepolarne

Łańcuchy węglowodorowe ogonów niepolarnych mogą mieć różną długość od 16 do plus lub minus 24 atomów węgla, w zależności od danego organizmu.

Łańcuchy te mogą być nasycone (wiązania pojedyncze węgiel-węgiel) lub nienasycone (wiązania podwójne węgiel-węgiel; jednonienasycone lub wielonienasycone) i podobnie jak inne fosfolipidy pochodzące z kwasu fosfatydowego, kwasu tłuszczowego w pozycji C2 3-fosforanu glicerolu zwykle jest nienasycony.

Te lipidy mają zwykle łańcuchy kwasów tłuszczowych odpowiadające kwasowi stearynowemu i kwasowi arachidonowemu, o 18 i 20 atomach węgla, odpowiednio jeden nasycony, a drugi nienasycony.

Trening

Fosfatydyloinozytol, podobnie jak inne fosfolipidy, powstaje z kwasu fosfatydowego, prostego fosfolipidu, którego strukturę charakteryzują dwa niepolarne ogony i polarna głowa złożona wyłącznie z grupy fosforanowej przyłączonej do węgla w pozycji 3 glicerolu.

Synteza de novo

W celu utworzenia de novo fosfatydyloinozytolu, kwas fosfatydowy reaguje z CTP (trifosforanem cytydyny), wysokoenergetyczną cząsteczką analogiczną do ATP i tworzy CDP-diacyloglicerol, który jest wspólnym prekursorem w szlaku fosfatydyloinozytolu i jego pochodnych, fosfatydyloglicerol i difosfatydyloglicerol lub kardiolipina.

Omawiana reakcja jest katalizowana przez enzym syntazę CDP-diacyloglicerolu, który ma podwójną lokalizację subkomórkową, obejmującą frakcję mikrosomalną i wewnętrzną błonę mitochondrialną.

Fosfatydyloinozytol powstaje następnie w wyniku reakcji kondensacji między cząsteczką inozytolu a cząsteczką CDP-diacyloglicerolu, powstałej w poprzednim etapie.

Ten etap jest katalizowany przez syntazę fosfatydyloinozytolu (CDP-diacyloglicerol: 3-fosfatydylotransferaza mioinozytolu), enzym związany z błoną retikulum endoplazmatycznego komórek ssaków.

Reakcją, która stanowi ograniczający etap tego procesu, jest w rzeczywistości tworzenie inozytolu z 6-fosforanu glukozy, który musi zachodzić „przed” szlakiem biosyntezy.

Synteza jego pochodnych

Fosforylowane pochodne fosfatydyloinozytolu są wytwarzane przez grupę enzymów zwanych kinazami fosfatydyloinozytolu, które są odpowiedzialne za przyłączanie grup fosforanowych do grup hydroksylowych inozytolowej części macierzystego lipidu.

cechy

Strukturalny

Podobnie jak fosfatydyloseryna i fosfatydyloglicerol, fosfatydyloinozytol spełnia wiele funkcji. Ma ważne implikacje strukturalne, ponieważ jest częścią dwuwarstw lipidowych, które tworzą różne i wielofunkcyjne błony biologiczne.

Wiele białek „wiąże się” z błonami komórkowymi poprzez tak zwane „kotwice GPI”, które są niczym innym jak glikozylowanymi pochodnymi fosfatydyloinozytolu, które zapewniają białkom hydrofobową „kotwicę”, która podtrzymuje je na powierzchni komórki. membrana.

Niektóre białka cytoszkieletu wiążą się z fosforylowanymi pochodnymi fosfatydyloinozytolu, a ten typ lipidów służy również jako jądro do tworzenia kompleksów białkowych biorących udział w egzocytozie.

W sygnalizacji komórkowej

Na przykład jego pochodne są drugimi przekaźnikami w wielu procesach sygnalizacji związanych z hormonami u ssaków.

Dwa z najważniejszych wtórnych przekaźników wywodzących się z tak zwanego „wrażliwego na hormony układu fosfatydyloinozytolu” to 1,4,5-trifosforan inozytolu (IP3 lub trifosforan inozytolu) i diacyloglicerol, które spełniają różne funkcje. w dół ”na wodospadzie.

IP3 bierze udział w kaskadzie sygnalizacji hormonalnej wykorzystywanej przez systemy drugiego przekaźnika, takie jak adrenalina.

Inozytol jest rozpuszczalnym posłańcem, który pełni swoje funkcje w cytozolu, podczas gdy diacyloglicerol jest rozpuszczalny w tłuszczach i pozostaje związany w błonie, gdzie pełni również funkcję przekaźnika.

W ten sam sposób w roślinach ustalono, że fosforylowane pochodne fosfatydyloinozytolu pełnią również ważne funkcje w kaskadach sygnalizacyjnych komórek.

Bibliografia

1. Antonsson, B. (1997). Syntaza fosfatydyloinozytolu z tkanek ssaków. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Biologia strukturalna błony: na podstawach biochemicznych i biofizycznych. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (wyd. 28). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL i Cox, MM (2009). Zasady Lehningera biochemii. Omega Editions (wyd. 5).
5. Vance, JE i Vance, DE (2008). Biochemia lipidów, lipoprotein i błon. W New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. wyd.). Elsevier.