Den fosfatidyletanolamin (PE) er et glycerofosfolipid abundande i plasmamembraner prokaryoter. Tvert imot, i eukaryotiske cellemembraner er dette det nest rikeste glyserofosfolipidet på den indre overflaten av plasmamembranen etter fosfatidylkolin.
Til tross for overflod av fosfatidyletanolamin, avhenger dens overflod ikke bare av celletypen, men også av rommet og øyeblikket til den spesifikke livsløpscellen som blir vurdert.
Fosfatidyletanolamin-molekyl
Biologiske membraner er barrierer som definerer celleorganismer. De har ikke bare beskyttelses- og isolasjonsfunksjoner, men er også nøkkelen til etablering av proteiner som krever et hydrofobt miljø for optimal funksjon.
Både eukaryoter og prokaryoter har membraner som hovedsakelig består av glyserofosfolipider og i mindre grad sfingolipider og steroler.
Glyserofosfolipider er amfipatiske molekyler strukturert på en L-glyserolryggben som er forestret ved sn-1 og sn-2 posisjonene med to fettsyrer med varierende lengde og metningsgrad. I hydroksylen i sn-3-stilling er den forestret med en fosfatgruppe, som igjen kan festes forskjellige typer molekyler som gir opphav til de forskjellige klasser av glyserofosfolipider.
I den cellulære verdenen er det et stort utvalg av glyserofosfolipider, men de mest tallrike er fosfatidylkolin (PC), fosfatidyletanolamin (PE), fosfatidylserin (PS), fosfatidylinositol (PI), fosfatidinsyre (PA), fosfatidylglyserol (PG) og fosfatidylglyserol (PG) og kardiolipin (CL).
Struktur
Strukturen av fosfatidyletanolamin ble oppdaget av Baer et al. I 1952. Som eksperimentelt er bestemt for alle glyserofosfolipider, består fosfatidyletanolamin av et glyserolmolekyl som er forestret i sn-1 og sn-2-stillingene med syrekjeder fettholdig med mellom 16 og 20 karbonatomer.
Fettsyrene som er forestret i sn-1 hydroksyl er vanligvis mettede (uten dobbeltbindinger) med maksimale lengder på 18 karbonatomer, mens kjedene koblet i sn-2-stilling er lengre og med en eller flere umettinger ( dobbeltbindinger).
Metningsgraden av disse kjedene bidrar til membranens elastisitet, som har stor innflytelse på innsetting og sekvestrering av proteiner i dobbeltlaget.
Fosfatidyletanolamin regnes som en ikke-lamellær glyserofosfolipid, ettersom den har en konisk geometrisk form. Denne formen er gitt av den lille størrelsen på dens polare gruppe eller "hode", i forhold til den av fettsyrekjedene som omfatter de hydrofobe "halene".
Den "hode" eller den polare gruppen av fosfatidyletanolamin har en zwitterionisk karakter, det vil si at den har grupper som kan lades positivt og negativt under visse pH-betingelser.
Denne egenskapen gjør det mulig for hydrogenbinding med et stort antall aminosyrerester, og ladningsfordelingen er en viktig determinant for domenetopologien til mange integrerte membranproteiner.
biosyntesen
I eukaryote celler er syntesen av strukturelle lipider geografisk begrenset, det viktigste biosyntesesetet er det endoplasmatiske retikulum (ER) og i mindre grad Golgi-apparatet.
Det er fire uavhengige biosyntetiske veier for fosfatidyletanolaminproduksjon: (1) CDP-etanolaminveien, også kjent som Kennedy-veien; (2) PSD-banen for fosfatidylserin (PS) dekarboksylering; (3) acylering av lyso-PE og (4) baseendringsreaksjoner i den polare gruppen av andre glyserofosfolipider.
Kennedy-ruten
Fosfatidyletanolamin-biosyntese på denne ruten er begrenset til ER, og det er vist at det i hamsterleverceller er den viktigste produksjonsveien. Det består av tre påfølgende enzymatiske trinn katalysert av tre forskjellige enzymer.
I det første trinnet produseres fosfoetanolamin og ADP takket være virkningen av etanolaminkinase, som katalyserer den ATP-avhengige fosforylering av etanolamin.
I motsetning til planter er verken pattedyr eller gjær i stand til å produsere dette underlaget, så det må konsumeres i kostholdet eller oppnås fra nedbrytning av eksisterende fosfatidyletanolamin eller sfingosinmolekyler.
Fosfoetanolamin brukes av CTP: fosfoetanolamin cytidyltransferase (ET) for å danne den høye energiforbindelsen CDP: etanolamin og et uorganisk fosfat.
1,2-Diacylglycerol ethanolamine phosphotransferase (ETP) bruker energien som er inneholdt i CDP-etanolaminbindingen for å kovalent binde etanolamin til et membraninnsatt diacylglycerolmolekyl, noe som gir opphav til fosfatidyletanolamin.
Rute PSD
Denne ruten fungerer både i prokaryoter og i gjær og pattedyr. Hos bakterier forekommer den i plasmamembranen, men i eukaryoter forekommer den i et område av den endoplasmatiske retikulum som er nært beslektet med mitokondriell membran.
Hos pattedyr katalyseres banen av et enkelt enzym, fosfatidylserinkarboksylase (PSD1p), som er innebygd i mitokondriell membran, hvis gen er kodet av kjernen. Reaksjonen involverer dekarboksylering av PS til fosfatidyletanolamin.
De resterende to traséene (PE-lyso acylering og polar gruppeavhengig kalsiumutveksling) forekommer i endoplasmatisk retikulum, men bidrar ikke vesentlig til total fosfatidyletanolaminproduksjon i eukaryote celler.
Egenskaper
Glyserofosfolipider har tre hovedfunksjoner i cellen, der strukturelle funksjoner, energilagring og cellesignalering skiller seg ut.
Fosfatidyletanolamin er assosiert med forankring, stabilisering og folding av flere membranproteiner, så vel som de konformasjonsendringer som er nødvendige for mange enzymer.
Det er eksperimentelle bevis som foreslår fosfatidyletanolamin som en avgjørende glyserofosfolipid i det sene stadiet av telofase, under dannelsen av den kontraktile ringen og etableringen av fragmoplasten som tillater deling av membranen til de to dattercellene.
Det spiller også en viktig rolle i alle prosessene med fusjon og fisjon (forening og separasjon) av membranene til både den endoplasmatiske retikulum og Golgi-apparatet.
I E. coli har det blitt vist at fosfatidyletanolamin er nødvendig for riktig folding og funksjon av enzymet laktosepermease, og det er derfor det har blitt antydet at det spiller en rolle som en molekylær "chaperone".
Fosfatidyletanolamin er den viktigste giveren av etanolaminmolekylet som er nødvendig for post-translasjonell modifisering av mange proteiner, for eksempel GPI-ankere.
Dette glyserofosfolipidet er forløperen til mange molekyler med enzymatisk aktivitet. Videre kan molekyler avledet fra metabolismen, så vel som diacylglycerol, fosfatidinsyre og noen fettsyrer, fungere som andre budbringere. I tillegg er det et viktig underlag for produksjon av fosfatidylkolin.
referanser
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM, & van Golde, LMG (1999). Rask separasjon og identifisering av fosfatidyletanolamin molekylære arter. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164–169. Gjenopprettet fra jlr.org
- Calzada, E., McCaffery, JM, & Claypool, SM (2018). Fosfatidyletanolamin produsert i den indre mitokondrielle membran er essensiell for gjærcytokrom bc1 kompleks funksjon 3. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, SM (2016). Fosfatidyletanolamin Metabolisme i helse og sykdom. International Review of Cell and Molecular Biology (Vol. 321). Elsevier Inc.
- Gibellini, F., & Smith, TK (2010). Kennedy pathway-de novo syntese av fosfatidyletanolamin og fosfatidylkolin. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Forstå mangfoldet av membranlipidsammensetning. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske fundamenter. Cambrudge University Press. Gjenopprettet fra cambrudge.org
- Seddon, JM, Cevc, G., Kaye, RD, & Marsh, D. (1984). Røntgendiffraksjonsstudie av polymorfisme av hydratiserte diakyl- og dialkylfosfatidyletanolaminer. Biokjemi, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T., & Cremer, PS (2017). Støttet lipid-lag med fosfatidyletanolamin som hovedkomponent. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meer, G., Voelker, DR, & Feignenson, GW (2008). Membranlipider: hvor de er og hvordan de oppfører seg. Nature Reviews, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). Molekylær- og cellebiologi av fosfatidylserin og fosfatidyletanolaminmetabolisme. I K. Moldave (Red.), Progress Nucleic Acid Research and Molecular Biology (s. 69-111). Academic Press.
- Vance, JE (2008). Fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller: to metabolsk relaterte aminofosfolipider. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Dannelse og funksjon av fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.
- Watkins, SM, Zhu, X., & Zeisel, SH (2003). Fosfatidyletanolamin-N-metyltransferaseaktivitet og diettkolin regulerer lever-plasma lipidfluks og essensiell fettsyremetabolisme hos mus. Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.