PHOSPHATIDYLINOSITOL: STRUKTUR, DANNELSE, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den phosphatidylinositol er et phospholipid familie af glycerophospholipider eller phosphoglycerider, som er til stede i biologiske membraner. Det udgør ca. 10% af det totale phospholipidindhold i en gennemsnitlig celle.

Det er almindeligt på indersiden af ​​plasmamembranen hos mange eukaryoter og prokaryoter. Hos pattedyr og andre hvirveldyr beriger det især membranerne i hjerneceller; og det var i disse væv, at det først blev observeret af Folch og Wooley i 1942.

Klassisk repræsentation af phosphatidylinositol (Kilde: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Dens kemiske struktur, såvel som strukturen for nogle af dets fosforylerede derivater, blev bestemt af Ballous forskningsgruppe mellem 1959 og 1961.

Det har vigtige strukturfunktioner, der er relateret til dets overflod i membranerne, men det er også en vigtig kilde til anden messengers, der har vigtige konsekvenser i cellulære signalprocesser, der udløses af talrige og forskellige specielle stimuli.

Dens glycosylerede form deltager i den kovalente modifikation af proteiner, der giver dem mulighed for at binde til membraner gennem lipidstrukturer kaldet GPI (glycosylphosphatidylinositol) “ankre”.

Struktur

Som de fleste membranlipider er phosphatidylinositol et amfipatisk molekyle, dvs. det er et molekyle med en hydrofil polær ende og en hydrofob ikke-polær ende.

Dets generelle struktur er baseret på en 1,2-diacylglycerol 3-phosphat-rygrad, hvor de to fedtsyrekæder, der er forestret ved carbonerne i position 1 og 2, repræsenterer de apolære haler og phosphatgruppen, der er knyttet til gruppen " hoved ”, repræsenterer det polære område.

Hovedgruppe: inositol

Et inositolmolekyle bundet via en phosphodiesterbinding til phosphatgruppen ved carbonet i position 3 i glycerolmolekylet repræsenterer "hoved" -gruppen af ​​dette phospholipid.

Inositol er et derivat af cyclohexan, der har alle dets carbonatomer (6), der hver er knyttet til en hydroxylgruppe. Det kan komme fra fødevarer, der indtages i kosten, fra de novo-synteseruten eller fra dens egen genbrug. Hjerneceller, såvel som andre væv i mindre grad, producerer det fra glukose 6-phosphat.

Strukturen af ​​mange af phosphatidylinositolderivaterne er intet andet end et phosphatidylinositol-molekyle, hvortil phosphatgrupper er blevet tilføjet i nogle af hydroxylgrupperne i inositol-delen.

Apolære haler

Carbonhydridkæderne i de apolære haler kan have forskellige længder fra 16 til plus eller minus 24 carbonatomer, afhængigt af den pågældende organisme.

Disse kæder kan være mættede (carbon-carbon-enkeltbindinger) eller umættede (carbon-carbon-dobbeltbindinger; enumættede eller flerumættede) og ligesom andre phospholipider afledt af phosphatidinsyre, den af ​​fedtsyren i C2-stillingen af ​​glycerol 3-phosphat det er normalt umættet.

Disse lipider har sædvanligvis fedtsyrekæder svarende til henholdsvis stearinsyre og arachidonsyre med henholdsvis 18 og 20 carbonatomer, den ene mættet og den anden umættet.

Uddannelse

Phosphatidylinositol, som andre phospholipider, dannes af phosphatidinsyre, et simpelt phospholipid, hvis struktur er kendetegnet ved to apolære haler og et polært hoved, der kun er sammensat af phosphatgruppen bundet til carbonet i position 3 i glycerol.

De novo- syntese

Til de novo-dannelse af phosphatidylinositol reagerer phosphatidinsyre med CTP (cytidintriphosphat), et højenergimolekyle analogt til ATP og danner CDP-diacylglycerol, som er en almindelig forløber i phosphatidylinositol-banen og dens derivater, phosphatidylglycerol og diphosphatidylglycerol eller cardiolipin.

Den pågældende reaktion katalyseres af enzymet CDP-diacylglycerol-syntase, der har en dobbelt subcellulær placering, der involverer den mikrosomale fraktion og den indre mitokondrielle membran.

Phosphatidylinositol opstår efterfølgende fra en kondensationsreaktion mellem et inositolmolekyle og et CDP-diacylglycerolmolekyle, der er resultatet af det foregående trin.

Dette trin katalyseres af en phosphatidylinositolsyntase (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-phosphatidyltransferase), et enzym associeret med membranen i den endoplasmatiske retikulum fra pattedyrceller.

Reaktionen, der repræsenterer det begrænsende trin i denne proces, er faktisk dannelsen af ​​inositol fra glukose 6-phosphat, som skal forekomme "opstrøms" for den biosyntetiske vej.

Syntese af dets derivater

De phosphorylerede derivater af phosphatidylinositol produceres af en gruppe enzymer, der kaldes phosphatidylinositolkinaser, som er ansvarlige for at binde fosfatgrupper til hydroxylgrupperne i inositol-delen af ​​moderlipidet.

Funktioner

Strukturel

Ligesom phosphatidylserin og phosphatidylglycerol tjener phosphatidylinositol flere funktioner. Det har vigtige strukturelle konsekvenser, da det er en del af lipid-dobbeltlagene, der udgør de forskellige og multifunktionelle biologiske membraner.

Mange proteiner "binder" sig til cellemembraner gennem, hvad der kaldes "GPI-ankre", som ikke er andet end glycosylerede derivater af phosphatidylinositol, som giver proteiner et hydrofobt "anker", der understøtter dem på overfladen af ​​cellen. membran.

Nogle proteiner i cytoskelettet binder til phosphorylerede derivater af phosphatidylinositol, og denne type lipid tjener også som en kerne til dannelse af proteinkomplekser involveret i exocytose.

I celle signalering

Dets derivater er for eksempel anden messenger i mange hormonrelaterede signalprocesser hos pattedyr.

To af de vigtigste sekundære messenger, der stammer fra det, der er blevet kaldt "det hormonfølsomme phosphatidylinositol-system", er inositol 1,4,5-triphosphat (IP3 eller inositol-triphosphat) og diacylglycerol, der udfører forskellige funktioner. nede ”på vandfaldet.

IP3 er involveret i hormonsignaleringskaskaden, der bruges af andet messenger-systemer, såsom adrenalin.

Inositol er en opløselig messenger, der udfører sine funktioner i cytosol, mens diacylglycerol er fedtopløselig og forbliver bundet i membranen, hvor den også fungerer som en messenger.

På samme måde er det i planter blevet bestemt, at phosphorylerede derivater af phosphatidylinositol også har vigtige funktioner i celle-signaleringskaskader.

Referencer

1. Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositolsyntase fra pattedyrs væv. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. udgave). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principper for biokemi. Omega-udgaver (5. udgave).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemi af lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. udg.). Elsevier.