FOSFATIDYLINOSITOL: STRUKTUR, DANNELSE, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den fosfatidylinositol er et fosfolipid familie av glycerofosfolipider eller fosfoglyserider, som er til stede i biologiske membraner. Det utgjør omtrent 10% av det totale fosfolipidinnholdet i en gjennomsnittlig celle.

Det er vanlig på innsiden av plasmamembranen til mange eukaryoter og prokaryoter. Hos pattedyr og andre virveldyr beriker det spesielt membranene til hjerneceller; og det var i disse vevene det ble først observert av Folch og Wooley i 1942.

Klassisk representasjon av fosfatidylinositol (Kilde: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Den kjemiske strukturen, så vel som strukturen til noen av dens fosforylerte derivater, ble bestemt av Ballous forskningsgruppe mellom 1959 og 1961.

Det har viktige strukturelle funksjoner, relatert til overflod i membraner, men det er også en viktig kilde til andre budbringere som har viktige implikasjoner i cellulære signalprosesser som utløses av en rekke og forskjellige spesielle stimuli.

Dens glykosylerte form deltar i den kovalente modifiseringen av proteiner som lar dem binde seg til membraner gjennom lipidstrukturer som kalles GPI (glykosylfosfatidylinositol) “ankere”.

Struktur

Som de fleste membranlipider er fosfatidylinositol et amfipatisk molekyl, det vil si at det er et molekyl med en hydrofil polar ende og en hydrofob ikke-polær ende.

Den generelle strukturen er basert på en 1,2-diacylglyserol 3-fosfat-ryggrad, der de to fettsyrekjedene som er forestret ved karbonene i stilling 1 og 2 representerer de apolare halene, og fosfatgruppen, festet til gruppen " hode ”, representerer det polare området.

Hovedgruppe: inositol

Et inositolmolekyl festet via en fosfodiesterbinding til fosfatgruppen ved karbonet i stilling 3 av glyserolmolekylet representerer "hodet" -gruppen til dette fosfolipidet.

Inositol er et derivat av cykloheksan som har alle karbonatomer (6) hver knyttet til en hydroksylgruppe. Det kan komme fra matvarer som er konsumert i kostholdet, fra de novo-synteseruten eller fra egen resirkulering. Hjerneceller, så vel som andre vev i mindre grad, produserer det fra glukose 6-fosfat.

Strukturen til mange av fosfatidylinositolderivater er ikke noe mer enn et fosfatidylinositolmolekyl som fosfatgrupper er blitt tilsatt i noen av hydroksylgruppene i inositol-delen.

Apolare haler

Hydrokarbonkjedene i de apolare halene kan ha varierende lengde fra 16 til pluss eller minus 24 karbonatomer, avhengig av den aktuelle organismen.

Disse kjedene kan være mettede (karbon-karbon enkeltbindinger) eller umettede (karbon-karbon dobbeltbindinger; enumettet eller flerumettet) og, som andre fosfolipider avledet fra fosfatidinsyre, den av fettsyren i C2-stillingen til glyserol 3-fosfat det er vanligvis umettet.

Disse lipidene har vanligvis fettsyrekjeder tilsvarende stearinsyre og arakidonsyre, med henholdsvis 18 og 20 karbonatomer, den ene mettet og den andre umettede.

Opplæring

Fosfatidylinositol, som andre fosfolipider, dannes av fosfatidinsyre, en enkel fosfolipid hvis struktur er karakterisert av to apolare haler og et polart hode som bare er sammensatt av fosfatgruppen festet til karbonet i stilling 3 av glyserol.

De novo- syntese

For de novo-dannelsen av fosfatidylinositol reagerer fosfatidinsyre med CTP (cytidin-trifosfat), et høyenergimolekyl som er analogt med ATP, og danner CDP-diacylglycerol, som er en vanlig forløper i fosfatidylinositolveien og dens derivater, av fosfatidylglyserol og difosfatidylglyserol eller kardiolipin.

Den aktuelle reaksjonen katalyseres av enzymet CDP-diacylglycerol-syntase, som har et dobbelt subcellulært sted som involverer den mikrosomale fraksjon og den indre mitokondrielle membran.

Fosfatidylinositol oppstår deretter fra en kondensasjonsreaksjon mellom et inositolmolekyl og et CDP-diacylglycerolmolekyl som er et resultat av forrige trinn.

Dette trinnet katalyseres av en fosfatidylinositolsyntase (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-fosfatidyltransferase), et enzym assosiert med membranen i den endoplasmatiske retikulum fra pattedyrceller.

Reaksjonen som representerer det begrensende trinnet i denne prosessen er faktisk dannelsen av inositol fra glukose 6-fosfat, som må forekomme "oppstrøms" for den biosyntetiske banen.

Syntese av dets derivater

De fosforylerte derivatene av fosfatidylinositol produseres av en gruppe enzymer kalt fosfatidylinositolkinaser, som er ansvarlige for å feste fosfatgrupper til hydroksylgruppene i inositol-delen av foreldrelipidet.

Egenskaper

Strukturell

Som fosfatidylserin og fosfatidylglyserol, serverer fosfatidylinositol flere funksjoner. Det har viktige strukturelle implikasjoner, siden det er en del av lipid-dobbeltlaget som utgjør de forskjellige og multifunksjonelle biologiske membranene.

Mange proteiner "binder" seg til cellemembraner gjennom det som kalles "GPI-ankere", som ikke er noe mer enn glykosylerte derivater av fosfatidylinositol som gir proteiner et hydrofobt "anker" som støtter dem på overflaten av cellen. membran.

Noen proteiner i cytoskjelettet binder seg til fosforylerte derivater av fosfatidylinositol, og denne typen lipid fungerer også som en kjerne for dannelse av proteinkomplekser involvert i eksocytose.

I cellesignalering

Derivater er for eksempel andre budbringere i mange hormonrelaterte signalprosesser hos pattedyr.

To av de viktigste sekundære budbringere som stammer fra det som har blitt kalt "det hormonsensitive fosfatidylinositol-systemet" er inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 eller inositol-trifosfat) og diacylglycerol, som utfører forskjellige funksjoner. nede ”på fossen.

IP3 er involvert i hormonsignaleringskaskaden som brukes av andre messenger-systemer som adrenalin.

Inositol er en løselig messenger som utøver sine funksjoner i cytosol, mens diacylglycerol er fettløselig og forblir bundet i membranen, der den også fungerer som en messenger.

På samme måte er det i planter blitt bestemt at fosforylerte derivater av fosfatidylinositol også har viktige funksjoner i cellesignaleringskaskader.

referanser

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidylinositolsyntase fra pattedyrvev. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske 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. utg.). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokjemi av lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. utg.). Elsevier.