SPHINGOMYELIN: SZERKEZET, FUNKCIÓK, SZINTÉZIS ÉS ANYAGCSERE - BIOLÓGIA - 2026

A szfingomielin az állati szövetekben a legszélesebb szfingolipidek: ismert, hogy az eddig vizsgált összes sejtmembránban megtalálható. Szerkezeti hasonlóságot mutat a foszfatidilkolinnal a poláris fejek csoportja szempontjából, tehát foszfolipidnek (foszfoszfingolipid) is sorolható.

Az 1880-as években Johann Thudichum tudós egy éterben oldódó lipid komponenst izolált az agyszövetből és sphingomyelin-nek nevezte el. Később, 1927-ben ennek a szfingolipidnek a szerkezetét N-acil-szfingozin-1-foszfokolinként jelentették.

A szingomyelin felépítése (Forrás: Jag123 az angol Wikipedia-ban, a Wikimedia Commonson keresztül)

A többi szfingolipidhez hasonlóan a szfingomielinnek mind szerkezeti, mind sejtjelző funkciója van, és különösen bőséges az idegszövetekben, különösen a mielinben, egy hüvelyben, amely egyes neuronok axonjait lefedi és elkülöníti.

Eloszlását szubcelluláris frakcionálással és enzimatikus degradációs kísérletekkel tanulmányozták szfingomielinázokkal, és az eredmények azt mutatják, hogy az eukarióta sejtekben a szingomyelin több mint fele megtalálható a plazmamembránban. Ez azonban a cella típusától függ. Például a fibroblasztokban az összes lipid csaknem 90% -át teszi ki.

Ennek a lipidnek a szintézise és metabolizmusainak rendellenes szabályozása komplex patológiák vagy lipidózis kialakulásához vezet. Erre példa az örökletes Niemann-Pick-kór, amelyet hepatosplenomegalia és progresszív neurológiai diszfunkció jellemez.

Szerkezet

A szfingomielin egy amfipatikus molekula, amely egy sarki fejből és két apoláris farokból áll. A poláris fejcsoport egy foszfokolin molekula, tehát hasonló lehet a glicerofoszfolipid foszfatidilkolinhoz (PC). Ugyanakkor lényeges különbségek vannak a két molekula közötti felület és a hidrofób régió között.

Az emlős szfingomielin molekula leggyakoribb bázisa a szfingozinból (1,3-dihidroxi-2-amino-4-oktadecén) álló ceramid, amelynek transz-kettős kötése van a szénatomok között a 4. és 5. szénhidrogénlánc. Telített származéka, a szfinganin szintén általános, de kevésbé megtalálható.

A szfingomielin hidrofób farok hossza 16 és 24 szénatom között van, és a zsírsavösszetétel a szövettől függően változik.

Az emberi agy fehérje anyagában található szfingomyelin például nervonsavat tartalmaz, a szürke anyagban lévők főleg sztearinsavat tartalmaznak, és a vérlemezkékben az arachidonát dominál.

A szfingomielin két zsírsavláncának hossza általában eltérő, ami úgy tűnik, hogy elősegíti a szénhidrogének "interdigitációs" jelenségeit ellentétes egyrétegű rétegekben. Ez különleges membrán stabilitást és különleges tulajdonságokat biztosít a többi membránhoz képest, amelyek ebben a szfingolipidben rosszabbak.

A molekula interfészi régiójában a szfingomielin amidcsoportot és egy szabad szénhidrogénatomot tartalmazó hidroxilcsoportot tartalmaz, amely hidrogénkötés-donorok és -fogadókként szolgálhat az intra- és molekuláris kötésben, fontos az oldaldomének meghatározásában és az interakcióban. különféle típusú molekulákkal.

Jellemzők

-Jelzés

A szfingozin-metabolizmus - a ceramid, a szfingozin, a szfingozin-1-foszfát és a diacil-glicerin - termékei fontos sejtfektorok és szerepet játszanak a többszörös sejtfunkciókban, mint például apoptózis, fejlődés és öregedés, sejtjelzés.

-Szerkezet

A szfingomielin háromdimenziós "hengeres" szerkezetének köszönhetően ez a lipid kompaktabb és rendezettebb membrándoménokat képezhet, amelyeknek a fehérje szempontjából fontos funkcionális következményei vannak, mivel bizonyos integrált membránfehérjék számára specifikus doméneket tud létrehozni.

A lipid "tutajokban" és a caveolaákban

A lipid tutajok, a membránfázisok vagy a szfingolipidek rendezett mikrodoménjei, például a szingomyelin, egyes glicerofoszfolipidek és koleszterin stabil platformokat képviselnek a membránfehérjék különböző funkciókkal való összekapcsolódásában (receptorok, transzporterek stb.).

A caveolae olyan plazmamembrán invaginációk, amelyek GPI-horgonyokkal toboroznak fehérjéket és gazdag sphingomyelin-ben is.

A koleszterinnel kapcsolatban

A koleszterin szerkezeti merevsége miatt jelentősen befolyásolja a sejtmembránok szerkezetét, különösen a folyékonyság szempontjából, ezért alapvető fontosságú elemnek tekintik.

Mivel a szingomielinek hidrogénkötés-donorokat és -akceptorokat is tartalmaznak, úgy gondolják, hogy képesek „stabilabb” kölcsönhatások kialakítására a koleszterinmolekulákkal. Ezért azt mondják, hogy pozitív korreláció van a membrán koleszterinszintje és a szingomyelin szintje között.

Szintézis

A szfingomielin szintézise a Golgi-komplexben zajlik, ahol az endoplazmatikus retikulumból (ER) szállított ceramidot úgy módosítják, hogy egy foszfokolin molekulát a foszfatidil-kolinból átvisszenek, és ezzel egyidőben egy diacil-glicerin molekulát szabadítanak fel. A reakciót SM-szintáz (ceramid: foszfatidil-kolin-foszfo-kolin-transzferáz) katalizálja.

A szfingomyelin termelésének egy másik módja is lehet, ha egy foszfoetanol-amint foszfatidil-etanol-aminból (PE) ceramidbe vihetünk, majd ezt követően metilálhatjuk a foszfoetanol-amint. Úgy gondolják, hogy ez különösen fontos egyes PE-ben gazdag idegszövetekben.

A szfingomielin szintáz a Golgi komplex membránjának luminalis oldalán található, amely összhangban van a szfingomielin extracitoplazmatikus elhelyezkedésével a legtöbb sejtben.

A szfingomyelin poláris csoportjának jellemzői és a specifikus transzlokázok nyilvánvaló hiánya miatt ennek a lipidnek a topológiai orientációja az enzimszintáztól függ.

Anyagcsere

A szingomielin lebomlása előfordulhat mind a plazmamembránban, mind a lizoszómákban. A lizoszomális ceramiddá és foszfokolinná történő hidrolízis a savas szfingomielináztól, egy oldható lizoszomális glikoproteintől függ, amelynek aktivitása optimális pH-ja körülbelül 4,5.

A plazmamembrán hidrolízisét szingomyelináz katalizálja, amelynek pH-értéke 7,4, és működéséhez kétértékű magnézium- vagy mangánionokra van szükség. A szingomyelin metabolizmusában és újrahasznosításában részt vevő egyéb enzimek különböző organellákban találhatók, amelyek a vezikuláris szállítási útvonalakon keresztül kapcsolódnak egymáshoz.

Irodalom

1. Barenholz, Y. és Thompson, TE (1999). Szphingomyelin: biofizikai szempontok. Lipidek kémiája és fizikája, 102, 29–34.
2. Kanfer, J. és Hakomori, S. (1983). Szfingolipid biokémia. (D. Hanahan, szerk.), Handid of Lipid Research 3 (1. kiadás). Plenum Press.
3. Koval, M., és Pagano, R. (1991). A szingomyelin intracelluláris transzportja és metabolizmusa. Biochimic, 1082, 113-125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. kiadás). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). C típusú Niemann-Pick-betegség: A HE1 mutációk spektruma és a genotípus / fenotípus összefüggések az NPC2 csoportban. Am. J. Hum. Közönséges petymeg. 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B. és Slotte, P. (2002). A szingomyelinek membrán tulajdonságai. FEBS Letters, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Szfingomyelin - koleszterin kölcsönhatások biológiai és modellmembránokban. Lipidek kémiája és fizikája, 102, 13–27.
8. Vance, JE és Vance, DE (2008). A lipidek, lipoproteinek és membránok biokémiája. A New Comprehensive Biochemistry 36. kötetében (4. kiadás). Elsevier.