A foszfatidil-etanol-amin (PE) a prokarióták plazmamembránjain előforduló glicerofoszfolipid-bőség. Éppen ellenkezőleg, az eukarióta sejtmembránokban ez a foszfatidil-kolin után a plazmamembrán belsejében a második legszélesebb glicerofoszfolipid.
A foszfatidil-etanol-amin bősége ellenére, annak előfordulása nemcsak a sejt típusától, hanem a rekesztől és a figyelembe vett sejt életciklusának pillanatától is függ.
Foszfatidil-etanol-amin molekula
A biológiai membránok olyan korlátok, amelyek meghatározzák a sejtes organizmusokat. Nemcsak védő- és izoláló funkciókkal rendelkeznek, hanem kulcsfontosságúak olyan fehérjék létrehozásában is, amelyek optimális működéséhez hidrofób környezetet igényelnek.
Mind az eukarióták, mind a prokarióták membránjai főleg glicerofoszfolipidekből és kisebb mértékben szfingolipidekből és szterinekből állnak.
A glicerofoszfolipidek amfipátiás molekulák, amelyek egy L-glicerin gerincén vannak felépítve, amelyet az sn-1 és sn-2 helyzetben észtereznek két hosszúságú és telítettségű zsírsav. Az sn-3 helyzetű hidroxilcsoportban egy foszfátcsoporttal észterezik, amelyhez különféle típusú molekulák kapcsolódhatnak, amelyek a glicerofoszfolipidek különböző osztályait eredményezik.
A sejtvilágban a glicerofoszfolipidek sokfélesége megtalálható, ezek közül a legelterjedtebbek a foszfatidilkolin (PC), foszfatidil-etanol-amin (PE), foszfatidil-szerin (PS), foszfatidil-inozitol (PI), foszfatidsav (PA), foszfatidil-glicerin (PG). cardiolipin (CL).
Szerkezet
A foszfatidil-etanol-amin szerkezetét Baer és munkatársai fedezték fel 1952-ben. Mint minden glicerofoszfolipid esetében kísérletileg meghatározták, a foszfatidil-etanol-amin egy glicerin molekulából áll, amelyet az sn-1 és sn-2 pozíciókban savas láncokkal észtereztek. zsíros, 16 és 20 szénatom között.
Az sn-1 hidroxilcsoportban észterezett zsírsavak általában telített (kettős kötések nélkül) legfeljebb 18 szénatomos hosszúságúak, míg az sn-2 helyzetben kapcsolt láncok hosszabbak és egy vagy több telítetlenséggel (kettős kötések).
Ezen láncok telítettségi szintje hozzájárul a membrán rugalmasságához, amely nagy hatással van a fehérjék kettős rétegbe történő beillesztésére és szekréciójára.
A foszfatidil-etanol-amint nem lamellás glicerofoszfolipidnek tekintik, mivel kúp alakú. Ezt az alakot annak poláris csoportjának vagy "fejének" kicsi mérete adja, összehasonlítva a zsírsavláncokkal, amelyek a hidrofób "farkokat" tartalmazzák.
A foszfatidil-etanol-amin „fej” vagy poláris csoportja ikerionos jellegű, vagyis olyan csoportokkal rendelkezik, amelyek pozitív és negatív töltésűek lehetnek bizonyos pH-feltételek mellett.
Ez a tulajdonság lehetővé teszi hidrogénkötést nagyszámú aminosavmaradékkal, és töltéseloszlása számos integrált membránfehérje domén topológiájának alapvető meghatározója.
bioszintézise
Az eukarióta sejtekben a strukturális lipidek szintézise földrajzilag korlátozott, a fő bioszintézis hely az endoplazmatikus retikulum (ER) és kisebb mértékben a Golgi készülék.
A foszfatidil-etanol-amin előállításához négy független bioszintézis út áll rendelkezésre: (1) a CDP-etanol-amin út, más néven Kennedy út; (2) a PSD útvonala a foszfatidil-szerin (PS) dekarboxilezéshez; (3) a lizo-PE acilezése és (4) más glicerofoszfolipidek poláris csoportjának bázisváltási reakciói.
Kennedy út
A foszfatidil-etanol-amin bioszintézise ezen az úton az ER-re korlátozódik, és kimutatták, hogy a hörcsög májsejtekben ez a fő termelési út. Három egymást követő enzimatikus lépésből áll, amelyeket három különböző enzim katalizál.
Az első lépésben foszfoetanol-amint és ADP-t állítanak elő az etanol-amin-kináz hatására, amely katalizálja az etanol-amin ATP-függő foszforilációját.
A növényekkel ellentétben sem emlősök, sem élesztők nem képesek előállítani ezt a szubsztrátot, ezért azt az étrendben kell felhasználni, vagy a már meglévő foszfatidil-etanol-amin vagy szfingozin molekulák lebomlásával kell előállítani.
A foszfoetanol-amint a CTP: foszfoetanol-amin-citidiltranszferáz (ET) használja fel a nagy energiájú vegyület CDP: etanol-amin és egy szervetlen foszfát előállításához.
Az 1,2-diacil-glicerin-etanol-amin-foszfotranszferáz (ETP) a CDP-etanol-amin-kötésben található energiát arra használja fel, hogy kovalensen kösse az etanol-amint egy membránba beillesztett diacil-glicerin-molekulához, foszfatidil-etanol-amint eredményezve.
Útvonal PSD
Ez az út prokariótákban, élesztőben és emlősökben egyaránt működik. Baktériumokban a plazmamembránban fordul elő, eukariótákban azonban az endoplazmatikus retikulum olyan területén fordul elő, amely szorosan kapcsolódik a mitokondriális membránhoz.
Emlősökben az utat egyetlen enzim, foszfatidil-szerin-dekarboxiláz (PSD1p) katalizálja, amelyet a mitokondriális membránba ágyaznak be, amelynek génjét a mag kódolja. A reakció magában foglalja a PS dekarboxilezését foszfatidil-etanolaminsá.
A fennmaradó két út (PE-lizo acilezés és a poláris csoporttól függő kalciumcsere) az endoplazmatikus retikulumban fordul elő, ám ezek nem járulnak szignifikánsan az eukarióta sejtek teljes foszfatidil-etanol-amin termeléséhez.
Jellemzők
A glicerofoszfolipideknek három fő funkciója van a sejtben, amelyek közül kiemelkednek a szerkezeti funkciók, az energiatárolás és a sejtjelzés.
A foszfatidil-etanol-amin számos membránfehérje rögzítéséhez, stabilizálásához és hajtogatásához, valamint sok enzim működéséhez szükséges konformációs változásokhoz kapcsolódik.
Kísérleti eredmények bizonyítják, hogy a foszfatidil-etanol-amin mint kritikus glicerofoszfolipid a telofáz késői stádiumában, a kontraktilis gyűrű kialakulásakor és a fragmoplaszt létrehozásakor, amely lehetővé teszi a két lánysejt membránjának megosztását.
Fontos szerepet játszik mind az endoplazmatikus retikulum, mind a Golgi készülék membránjainak fúziós és hasadási (összekapcsolódási és elválasztási) folyamataiban.
E. coliban kimutatták, hogy a foszfatidil-etanol-amin szükséges a laktóz-permeáz enzim helyes hajtogatásához és működéséhez, ezért javasolták, hogy ez molekuláris „chaperone” szerepet játszik.
A foszfatidil-etanol-amin az etanolamin-molekula fő donora, amely számos protein, például GPI-horgonyok poszt-transzlációs módosításához szükséges.
Ez a glicerofoszfolipid számos enzimatikus aktivitású molekula előfutára. Ezenkívül az anyagcseréből származó molekulák, valamint a diacil-glicerin, foszfatidsav és egyes zsírsavak másodlagos hírvivőként működhetnek. Ezenkívül fontos szubsztrát a foszfatidilkolin előállításához.
Irodalom
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM és van Golde, LMG (1999). A foszfatidil-etanol-amin molekulájának gyors elválasztása és azonosítása. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164–169. Helyreállítva a jlr.org oldalról
- Calzada, E., McCaffery, JM, és Claypool, SM (2018). A belső mitokondriális membránban előállított foszfatidil-etanol-amin elengedhetetlen az élesztő citokróm bc1 komplex funkciójához. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., és Claypool, SM (2016). Foszfatidil-etanol-amin metabolizmus az egészségben és a betegségben. A sejt- és molekuláris biológia nemzetközi áttekintése (321. kötet). Elsevier Inc.
- Gibellini, F. és Smith, TK (2010). A foszfatidil-etanol-amin és a foszfatidil-kolin Kennedy úton történő új szintézise. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harayama T. és Riezman, H. (2018). A membrán lipid összetételének sokféleségének megértése. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Membránszerkezeti biológia: biokémiai és biofizikai alapokkal. Cambrudge University Press. Helyreállítva a cambrudge.org webhelyről
- Seddon, J. M., Cevc, G., Kaye, RD és Marsh, D. (1984). A hidratált diacil- és dialkil-foszfatidil-etanol-aminok polimorfizmusának röntgendiffrakciós vizsgálata. Biochemistry, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T. és Cremer, PS (2017). Támogatja a lipid károsító rétegeket foszfatidil-etanol-aminnal, mint fő alkotóelemgel. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meer, G., Voelker, DR, és Feignenson, GW (2008). Membrán lipidek: hol vannak és hogyan viselkednek. Nature Reviews, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). A foszfatidil-szerin és a foszfatidil-etanol-amin metabolizmusának molekuláris és sejtbiológiája. Moldave K. (Szerkesztő), Progress Nucleic Acid Research and Molecular Biology (69-111. Oldal). Academic Press.
- Vance, JE (2008). Foszfatidil-szerin és foszfatidil-etanol-amin emlős sejtekben: két anyagcserével rokon aminofoszfolipid. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE és Tasseva, G. (2013). A foszfatidil-szerin és a foszfatidil-etanol-amin képződése és működése emlős sejtekben. Biochimica et Biophysica Acta - lipidek molekuláris és sejtbiológiája, 1831 (3), 543–554.
- Watkins, SM, Zhu, X., és Zeisel, SH (2003). A foszfatidil-etanol-amin-N-metil-transzferáz aktivitás és az étrendi kolin szabályozzák a máj-plazma lipid fluxust és az esszenciális zsírsav-anyagcserét egerekben. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.