ФОСФАТИДИЛИНИНОЗИТОЛ: СТРУКТУРА, ОБРАЗУВАНЕ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На фосфатидилинозитол е фосфолипид семейство глицерофосфолипиди или фосфоглицериди, които присъстват в биологични мембрани. Той представлява около 10% от общото съдържание на фосфолипиди в средна клетка.

Той е често срещан от вътрешната страна на плазмената мембрана на много еукариоти и прокариоти. При бозайници и други гръбначни животни, обогатява особено мембраните на мозъчните клетки; и именно в тези тъкани е наблюдавана за първи път от Фолч и Вули през 1942 г.

Класическо представяне на фосфатидилининозитол (Източник: NEUROtiker чрез Wikimedia Commons)

Химическата му структура, както и тази на някои от нейните фосфорилирани производни, се определя от изследователската група на Ballou между 1959 и 1961 година.

Той има важни структурни функции, свързани с изобилието му в мембраните, но също така е важен източник на втори пратеници, които имат важно значение в процесите на клетъчна сигнализация, които се задействат от множество и разнообразни специални стимули.

Неговата гликозилирана форма участва в ковалентната модификация на протеините, която им позволява да се свързват с мембрани чрез липидни структури, наречени GPI (гликозилфосфатидилинозитол) „котви“.

структура

Подобно на повечето мембранни липиди, фосфатидилининозитолът е амфипатна молекула, тоест е молекула с хидрофилен полярен край и хидрофобен неполярен край.

Общата му структура се основава на 1,2-диацил глицерол 3-фосфатна основа, където двете вериги на мастни киселини, естерифицирани при въглеродните атоми в позиции 1 и 2, представляват аполарните опашки и фосфатната група, прикрепена към групата " глава ”, представлява полярната област.

Главна група: инозитол

Инозитолова молекула, свързана чрез фосфодиестерна връзка към фосфатната група при въглерода в позиция 3 на глицероловата молекула, представлява "главата" групата на този фосфолипид.

Инозитолът е производно на циклохексан, който има всички свои въглеродни атоми (6), всеки от които е свързан с хидроксилна група. Той може да идва от храни, консумирани в диетата, от пътя на синтеза de novo или от собствената му рециклиране. Мозъчните клетки, както и други тъкани в по-малка степен го произвеждат от глюкоза 6-фосфат.

Структурата на много от производни на фосфатидилинозитол не е нищо повече от фосфатидилинозитолова молекула, към която са добавени фосфатни групи в някои от хидроксилните групи на частта на инозитола.

Аполарни опашки

Въглеводородните вериги на аполарните опашки могат да имат различна дължина от 16 до плюс или минус 24 въглеродни атома, в зависимост от въпросния организъм.

Тези вериги могат да бъдат наситени (въглерод-въглерод единични връзки) или ненаситени (въглерод-въглерод двойни връзки; мононенаситени или полиненаситени) и, подобно на други фосфолипиди, получени от фосфатидна киселина, на мастната киселина в С2 позиция на глицерол 3-фосфат обикновено е ненаситен.

Тези липиди обикновено имат вериги на мастни киселини, съответстващи на стеаринова киселина и арахидонова киселина, с 18 и 20 въглеродни атома, един наситени, а другият ненаситени, съответно.

обучение

Фосфатидилининозитол, подобно на други фосфолипиди, се образува от фосфатидинова киселина, обикновен фосфолипид, чиято структура се характеризира с две аполарни опашки и полярна глава, съставена само от фосфатната група, свързана с въглерода в позиция 3 на глицерола.

De novo синтез

За новообразуването на фосфатидилинозитол фосфатидиевата киселина взаимодейства с CTP (цитидин трифосфат), високоенергийна молекула, аналогична на АТФ, и образува CDP-диацилглицерол, който е често срещан предшественик в пътя на фосфатидилинозитола и неговите производни, на фосфатидилглицерол и дифосфатидилглицерол или кардиолипин.

Въпросната реакция се катализира от ензима CDP-диацилглицерол синтаза, който има двойно субклетъчно местоположение, което включва микросомалната фракция и вътрешната митохондриална мембрана.

Впоследствие фосфатидилининозитолът възниква от реакция на кондензация между молекула инозитол и молекула на CDP-диацилглицерол, получена в предишния етап.

Този етап се катализира от фосфатидилинозитол синтаза (CDP-диацилглицерол: миоинозитол 3-фосфатидил трансфераза), ензим, свързан с мембраната на ендоплазмения ретикулум на клетките на бозайниците.

Реакцията, която представлява ограничаващия етап на този процес, всъщност е образуването на инозитол от глюкозен 6-фосфат, който трябва да протече "нагоре" от биосинтетичния път.

Синтез на неговите производни

Фосфорилираните производни на фосфатидилининозитол се произвеждат от група ензими, наречени фосфатидилинозитозинакинази, които са отговорни за свързването на фосфатни групи към хидроксилните групи на инозитоловата част на основния липид.

Характеристика

структурен

Подобно на фосфатидилсерин и фосфатидилглицерол, фосфатидилинозитол обслужва множество функции. Той има важни структурни последици, тъй като е част от липидните бислоеве, които изграждат различните и многофункционални биологични мембрани.

Много протеини се "свързват" с клетъчните мембрани чрез така наречените "GPI котви", които не са нищо повече от гликозилирани производни на фосфатидилинозитол, които осигуряват на протеините хидрофобна "котва", която ги поддържа на повърхността на клетката. мембрана.

Някои протеини на цитоскелета се свързват с фосфорилирани производни на фосфатидилинозитол и този вид липид също служи като ядро ​​за образуването на протеинови комплекси, участващи в екзоцитозата.

При клетъчна сигнализация

Неговите производни например са втори пратеник в много свързани с хормоните сигнални процеси при бозайници.

Два от най-важните вторични пратеници, които произлизат от т.нар. "Хормоночувствителна фосфатидилинозитолова система", са инозитол 1,4,5-трифосфат (IP3 или инозитол трифосфат) и диацилглицерол, които изпълняват различни функции. надолу ”на водопада.

IP3 участва в каскадата за хормонална сигнализация, използвана от системи за втори пратеник, като адреналин.

Инозитолът е разтворим пратеник, който упражнява функциите си в цитозола, докато диацилглицеролът е разтворим в мазнини и остава свързан в мембраната, където също функционира като вестител.

По същия начин в растенията е установено, че фосфорилираните производни на фосфатидилинозитол също имат важни функции в каскадите за сигнализиране на клетките.

Препратки

1. Antonsson, B. (1997). Фосфатидилининозитол синтаза от тъкани на бозайници. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Мембранна структурна биология: с биохимични и биофизични основи. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Илюстрирана биохимия на Harper (28 изд.). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Омега издания (5-то издание).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Биохимия на липиди, липопротеини и мембрани. В Нова изчерпателна биохимия том 36 (4-то издание). Elsevier.