ФОСФАТИДІЛІНОЗИТОЛ: БУДОВА, УТВОРЕННЯ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Фосфатидилинозитол є фосфолипид сімейства гліцерофосфоліпідів або фосфогліцерідов, які присутні в біологічних мембранах. Він складає близько 10% від загального вмісту фосфоліпідів у середній клітині.

Він поширений на внутрішній стороні плазматичної мембрани багатьох еукаріотів і прокаріотів. У ссавців та інших хребетних це особливо збагачує оболонки клітин головного мозку; і саме в цих тканинах його вперше спостерігали Фолч і Вулі в 1942 році.

Класичне представлення фосфатиділінозитолу (Джерело: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

Її хімічна структура, а також деякі її фосфорильовані похідні були визначені дослідницькою групою Баллу між 1959 та 1961 роками.

Він має важливі структурні функції, пов'язані з його достатністю в мембранах, але він також є важливим джерелом другого месенджера, який має важливе значення в процесах клітинної сигналізації, що викликаються численними та різноманітними спеціальними подразниками.

Його глікозильована форма бере участь у ковалентній модифікації білків, що дозволяє їм зв'язуватися з мембранами за допомогою ліпідних структур, званих GPI (глікозилфосфатиділінозитол) «якорями».

Будова

Як і більшість мембранних ліпідів, фосфатиділінозитол - це амфіпатична молекула, тобто це молекула з гідрофільним полярним кінцем і гідрофобним неполярним кінцем.

Його загальна структура заснована на 3-фосфатній магістралі 1,2-діацилгліцерину, де два ланцюги жирних кислот, стерифіковані на вуглецях у позиціях 1 і 2, являють собою неполярні хвости, а фосфатна група, приєднана до групи " голова », являє собою полярну область.

Голова групи: інозит

Молекула інозитолу, приєднана через фосфодіефірну зв'язок до фосфатної групи у вуглеці в положенні 3 молекули гліцерину, являє собою "головну" групу цього фосфоліпіду.

Інозитол є похідним циклогексану, який має всі свої атоми вуглецю (6), кожен з яких пов'язаний з гідроксильною групою. Він може надходити з продуктів, які споживаються в раціоні, із способу синтезу de novo або з його власної переробки. Клітини мозку, а також інші тканини в меншій мірі виробляють його з 6-фосфату глюкози.

Структура багатьох похідних фосфатиділінозитолу - це не що інше, як молекула фосфатиділінозитолу, до якої додано фосфатні групи в деяких гідроксильних групах частини інозитолу.

Аполярні хвости

Вуглеводневі ланцюги аполярних хвостів можуть мати різну довжину від 16 до плюс або мінус 24 атоми вуглецю, залежно від організму, про який йде мова.

Ці ланцюги можуть бути насиченими (одиничні зв'язки вуглець-вуглець) або ненасиченими (подвійні зв'язки вуглець-вуглець; мононенасичені або поліненасичені) і, як і інші фосфоліпіди, отримані з фосфатидної кислоти, жирної кислоти в положенні С2 гліцерину 3-фосфату зазвичай це ненасичений.

Ці ліпіди зазвичай мають ланцюги жирних кислот, що відповідають стеариновій та арахідоновій кислоті, з 18 та 20 атомами вуглецю, один насичений, а другий ненасичений відповідно.

Навчання

Фосфатиділінінозитол, як і інші фосфоліпіди, утворюється з фосфатидинової кислоти, простого фосфоліпіду, структура якого характеризується двома неполярними хвостами і полярною головкою, що складається тільки з фосфатної групи, приєднаної до вуглецю в положенні 3 гліцерину.

Синтез De novo

Для новоутворення фосфатиділінозитоту фосфатидова кислота реагує з CTP (цитидин трифосфатом), високоенергетичною молекулою, аналогічною АТФ, і утворює CDP-діацилгліцерол, який є звичайним попередником шляху фосфатиділіносітолу та його похідних, фосфатидилгліцерин та дифосфатидилгліцерин або кардіоліпін.

Розглянута реакція каталізується ферментом CDP-діацилгліцерин синтазою, який має подвійне субклітинне розташування, що включає мікросомальну фракцію та внутрішню мітохондріальну мембрану.

Згодом фосфатиділінінозитол виникає в результаті реакції конденсації між молекулою інозиту та молекулою CDP-діацилгліцерину, що є результатом попереднього етапу.

Цю стадію каталізують фосфатиділінінозитол-синтази (CDP-діацилгліцерол: міоїнозитол 3-фосфатидил-трансфераза), ферменту, пов'язаного з мембраною ендоплазматичного ретикулума клітин ссавців.

Реакція, яка являє собою обмежуючий етап цього процесу, насправді є утворенням інозитолу з 6-фосфату глюкози, який повинен відбуватися «вище за течією» біосинтетичного шляху.

Синтез його похідних

Фосфорильовані похідні фосфатиділінінозитолу отримують групою ферментів, які називаються фосфатиділінінозитокіназами, які відповідають за приєднання фосфатних груп до гідроксильних груп інозитолової частини материнського ліпіду.

Особливості

Структурний

Як і фосфатидилсерин та фосфатидилгліцерин, фосфатиділінозитозол виконує багато функцій. Він має важливі структурні наслідки, оскільки є частиною ліпідних шарів, що складають різні та багатофункціональні біологічні мембрани.

Багато білків "зв'язуються" з клітинними мембранами через те, що називається "анкерами GPI", які є не що інше як глікозильовані похідні фосфатиділіносітоту, які забезпечують білкам гідрофобний "якір", який підтримує їх на поверхні клітини. мембрана.

Деякі білки цитоскелету зв'язуються з фосфорильованими похідними фосфатиділінозитолу, і цей тип ліпідів також служить ядром для утворення білкових комплексів, що беруть участь в екзоцитозі.

У клітинній сигналізації

Наприклад, його похідні є другими месенджерами у багатьох процесах сигналізації, пов'язаних з гормонами, у ссавців.

Два найважливіших вторинних месенджерів, які походять від того, що було названо "гормоночутливою фосфатиділінозитол системою", є інозитол 1,4,5-трифосфат (IP3 або інозитол трифосфат) та діацилгліцерин, які виконують різні функції. вниз »на водоспад.

IP3 бере участь у каскадному сигналі гормонів, який використовується другими системами обміну повідомленнями, такими як адреналін.

Інозитол - це розчинний месенджер, який виконує свої функції в цитозолі, тоді як діацилгліцерин жиророзчинний і залишається зв’язаним у мембрані, де він також функціонує як месенджер.

Таким же чином у рослин було визначено, що фосфорильовані похідні фосфатиділінозитолу також мають важливі функції в каскадах сигналізації клітин.

Список літератури

1. Антонсон, Б. (1997). Фосфатиділінозитолсинтаза з тканин ссавців. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Люккей, М. (2008). Мембранна структурна біологія: з біохімічними та біофізичними основами. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Ілюстрована біохімія Харпера (28 вид.). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання «Омега» (5-е видання).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Біохімія ліпідів, ліпопротеїнів і мембран. У новій всебічній біохімії, т. 36 (4-е видання). Ельзев'є.