خصائص Sphingolipids والوظائف والمجموعات والتوليف والتمثيل الغذائي

ال الإسفنجية وهي تمثل واحدة من العائلات الثلاث الرئيسية للدهون الموجودة في الأغشية البيولوجية. مثل الجلسرين فسفوليبيد وستيرول ، فهي جزيئات برمائية مع منطقة القطبية المحبة للماء ومنطقة aprophobic apolar..

وقد وصفت لأول مرة في عام 1884 من قبل يوهان جورج L. توديكوم، الذين وصفوا ثلاثة الإسفنجية (سفينغوميالين، cerebrosides وcerebrosulfatida) ينتمون إلى ثلاث فئات مختلفة هي معروفة: fosfoesfingolípidos، الشحميات السفنغولية السكرية محايدة والحمضية.

على عكس glycerophospholipids، لا تبنى الإسفنجية على جزيء من الجلسرين 3-فوسفات كما هيكل عظمي الرئيسي، ولكن هي مركبات مشتقة من سفينغوزين، الكحول الأمينية مع سلسلة طويلة الهيدروكربونية التي ربطها سندات أميد.

من حيث التعقيد والتنوع ، فإن ما لا يقل عن 5 أنواع مختلفة من القواعد معروفة بالسفنجوليبيدز في الثدييات. يمكن دمج هذه القواعد مع أكثر من 20 نوعًا من الأحماض الدهنية المختلفة ، بأطوال متغيرة ودرجات تشبع ، بالإضافة إلى الاختلافات المتعددة في المجموعات القطبية التي يمكن إعطاءها.

الأغشية البيولوجية لها حوالي 20 ٪ من الشحميات السفنجولية. هذه لها وظائف متنوعة ومهمة في الخلايا ، من الانتقال الهيكلي للإشارة ، والتحكم في عمليات الاتصال الخلوية المختلفة.

توزيع هذه الجزيئات يختلف اعتمادا على وظيفة عضية حيث هم، ولكن عادة ما يكون تركيز الشحميات السفينغولية هو أعلى بكثير في أحادي الطبقة الخارجية للغشاء البلازما فيما يتعلق أحادي الطبقة الداخلية ومقصورات أخرى.

يوجد لدى البشر 60 نوعًا على الأقل من السفينغوليبيدز. العديد منها مكونات مهمة لأغشية الخلايا العصبية ، في حين أن آخرين يلعبون أدوارًا هيكلية مهمة أو يشاركون في نقل الإشارات ، والاعتراف ، وتمايز الخلايا ، والتسبب في المرض ، وموت الخلايا المبرمجة ، من بين أشياء أخرى..

مؤشر

• 1 هيكل
• 2 الخصائص
• 3 وظائف
  • 3.1 وظائف هيكلية
  • 3.2 - وظائف التشوير
  • 3.3 - كمستقبلات في الغشاء
• 4 مجموعات من sphingolipids
  • 4.1 الإسفنجوميالين
  • 4.2 جليكوليبيدات محايدة أو جليكوسفينجوليبيدس (بدون تحميل)
  • 4.3 جانجليوسيدات أو جليكوسفينجوليبيد الحمضية
• 5 التوليف
  • 5.1 تركيب هيكل سيراميد
  • 5.2 تشكيل سفينغوليبيدس معين
• 6 الأيض
  • 6.1 اللائحة
• 7 المراجع

Estructura

يتم اشتقاق جميع مركبات الإسفينجوليبيد من L- سيرين ، والتي يتم تكثيفها مع الأحماض الدهنية طويلة السلسلة لتشكيل قاعدة شحمية ، والتي تعرف أيضًا باسم قاعدة السلسلة الطويلة (LCB)..

القواعد الأكثر شيوعًا هي sphinganine و sphingosine ، والتي تختلف عن بعضها البعض فقط في وجود رابطة مزدوجة غير متجانسة بين الكربونات 4 و 5 من الأحماض الدهنية لـ sphingosine.

تشبه الكربونات 1 و 2 و 3 من السفينغوزين هيكلياً كاربونات الجلسرين من الجلسرين الفوسفوليبيد. عندما يتم إرفاق حمض دهني بالكربون 2 من السفينغوزين بواسطة روابط أميد ، يتم إنتاج سيراميد ، وهو جزيء يشبه إلى حد بعيد ديايسيل جلسرين ويمثل أبسط شحميات سفينجوليبيد..

يمكن أن تكون الأحماض الدهنية ذات السلسلة الطويلة التي تشكل مناطق مسعورة من هذه الدهون متنوعة للغاية. تختلف الأطوال من 14 إلى 22 ذرة كربون قد تكون لها درجات تشبع مختلفة ، وعادة ما تكون بين كربونات 4 و 5.

في المواضع 4 أو 6 ، يمكن أن يكون لديهم مجموعات هيدروكسيل وروابط مزدوجة في مواقع أخرى أو حتى فروع كمجموعات ميثيل.

ملامح

سلاسل الأحماض الدهنية ترتبط بروابط أميد إلى سيراميد والمشبعة عادة، وتميل إلى أن تكون أطول من تلك التي وجدت في glycerophospholipids، على ما يبدو حاسما للنشاط البيولوجي لهذه.

من السمات المميزة للهيكل العظمي sphingolipid أنه يمكن أن يكون له شحنة موجبة صافية عند الرقم الهيدروجيني المحايد ، نادر الحدوث بين جزيئات الدهون.

ومع ذلك، فإن الباكاف الحمضية من المجموعة الأمينية منخفضة مقارنة مع أمين بسيطة، ما بين 7 و 8، وذلك جزء من الجزيء بدون تهمة في درجة الحموضة الفسيولوجية، التي يمكن أن تفسر حركة "الحرة" هذه بين طبقات ثنائية.

ينشأ التصنيف التقليدي للشفاهات الشحمية من التعديلات المتعددة التي يمكن أن يخضع لها جزيء سيراميد ، خاصة فيما يتعلق ببدائل مجموعات الرأس القطبية.

وظائف

الشحميات السفنجولية ضرورية في الحيوانات والنباتات والفطريات ، وكذلك في بعض الكائنات والفيروسات بدائية النواة.

-وظائف هيكلية

Sphingolipids تعدل الخصائص الفيزيائية للأغشية ، بما في ذلك سيولة وسمك وانحناء. إن تعديل هذه الخصائص يمنحهم أيضًا تأثيرًا مباشرًا على التنظيم المكاني لبروتينات الغشاء.

في الدهون "الطوافات"

في الأغشية البيولوجية ، يمكن اكتشاف مجالات ديناميكية ذات سيولة أقل تتشكل من جزيئات الكوليسترول والسفينجوليبيدات التي تسمى أطواف الدهون.

تحدث هذه البنى بشكل طبيعي وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالبروتينات المتكاملة ومستقبلات سطح الخلية وبروتينات الإشارة وناقلات البروتينات الأخرى ذات المراسي glycosylphosphatidylinositol (GPI)..

-وظائف الإشارة

لديهم وظائف مثل جزيئات الإشارات التي تعمل بمثابة رسل الثانية أو بروابط سرية لمستقبلات سطح الخلية.

كما يمكن للرسل الثانوي المشاركة في تنظيم التوازن الكالسيوم ، نمو الخلايا ، الأورام وقمع موت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد نشاط العديد من بروتينات الغشاء المحيطي والمتكامل على ارتباطها بالسفنجوليبيد.

تعتمد العديد من التفاعلات بين الخلايا والخلايا مع بيئتها على تعرض المجموعات القطبية المختلفة من السفينجوليبيدز للوجه الخارجي لغشاء البلازما.

يعد الارتباط بالجليكوزفينجوليبيدس والمحاضرات أمرًا ضروريًا لربط المايلين بالمحور العصبية ، وتصاق العدلات بالبطانة ، إلخ..

منتجات فرعية من التمثيل الغذائي الخاص بك

وأهم مركبات الإسفينجوليبيد الإشارية هي قواعد السلسلة الطويلة أو السفينجوزين والسيراميد ، وكذلك مشتقاتها الفسفورية ، مثل الفوسفات الإسفنجيني..

تعمل منتجات التمثيل الغذائي للعديد من السفينجوليبيدز على تنشيط أو تثبيط أهداف متعددة في اتجاه المصب (كينيات البروتين والبروتينات الفوسفاتية والفوسفاتيز وغيرها) ، والتي تتحكم في السلوكيات الخلوية المعقدة مثل النمو والتمايز وموت الخلايا المبرمج..

-كما مستقبلات في الغشاء

تستخدم بعض مسببات الأمراض الجليكوسفينجوليبيدز كمستقبلات للتوسط في دخولها إلى الخلايا المضيفة أو لإيصال عوامل الفوعة إليها.

لقد ثبت أن الإسفينجوليبيدز يشارك في العديد من الأحداث الخلوية مثل الإفراز ، التسمم الذاتي ، التسمم الكيميائي ، النقل العصبي ، تكوين الأوعية الدموية والالتهابات..

كما أنهم يشاركون في الاتجار بالأغشية ، وهذا هو السبب في تأثيرهم على استيعاب المستقبلات ، والطلب ، والحركة والانصهار للحويصلات الإفرازية استجابة لمنبهات مختلفة..

مجموعات Sphingolipid

هناك ثلاث فئات فرعية من sphingolipids ، وكلها مشتقة من سيراميد والتي تختلف عن بعضها البعض من قبل المجموعات القطبية ، وهي: sphingomyelins ، glycolipids و gangliosides.

سفينغوميالين

هذه تحتوي على الفوسفوكولين أو الفوسفوإيثانولامين كمجموعة رأس قطبية ، لذلك يتم تصنيفها على أنها فسفوليبيدات مع الجلسرين الفوسفوليبيد. إنها تشبه ، بالطبع ، فسفاتيديل كولين في بنية ثلاثية الأبعاد وفي خواص عامة حيث لا يوجد أي شحنة على رؤوسها القطبية.

وهي موجودة في أغشية البلازما للخلايا الحيوانية وهي غزيرة بشكل خاص في المايلين ، وهو غلاف يحيط بعصابات بعض الخلايا العصبية ويعزلها.

الجلوكوليبيدات أو جليكوسفينجوليبيدس محايد (بدون تحميل)

تم العثور عليها في المقام الأول على السطح الخارجي لغشاء البلازما ولديها سكريات أو أكثر كمجموعة رأس قطبية متصلة مباشرة بهيدروكسيل الكربون 1 من جزء سيراميد. أنها لا تمتلك مجموعات الفوسفات. منذ في درجة الحموضة 7 ليس لديهم تهمة ، يطلق عليهم glycolipids محايد.

تحتوي cerebrosides على جزيء واحد من السكر مرتبط بالسيراميد. تم العثور على تلك التي تحتوي على غالاكتوز في أغشية البلازما من خلايا الأنسجة غير العصبية. Globosides هي جليكوسفينجوليبيد مع سكرين أو أكثر ، عادةً D- الجلوكوز أو D-galactose أو N-acetyl-D-galactosamine.

جانجليوسيدات أو جليكوسفينجوليبيد الحمضية

هذه هي الشحنيات السفنجولية الأكثر تعقيدًا. لديهم oligosaccharides كمجموعة رأس قطبية وواحد أو أكثر من مخلفات حمض الأسيتيل المورميك N الطرفية ، وتسمى أيضًا حمض السياليك. يوفر حمض السياليك شحنة سالبة للعقيدات السائلة عند درجة الحموضة 7 ، مما يميزها عن جليكوسفينجوليبيدز محايد..

يعتمد تسميات هذه الفئة من السفينجوليبيدز على كمية بقايا حمض السياليك الموجودة في الجزء قليل السكاريد من الرأس القطبي.

تركيب

يتم تصنيع جزيء الأساس سلسلة طويلة أو sphingosine في الشبكة الإندوبلازمية (ER) وتحدث إضافة المجموعة القطبية إلى رأس هذه الدهون في وقت لاحق في مجمع Golgi. في الثدييات ، يمكن أن يحدث بعض تخليق السفينغوليبيدز أيضًا في الميتوكوندريا.

بعد الانتهاء من تخليقها في مجمع جولجي ، يتم نقل السفينجوليبيدز إلى مقصورات خلوية أخرى من خلال آليات تتوسطها الحويصلات.

التركيب الحيوي من الإسفنجية يتكون من ثلاثة أحداث رئيسية: تركيب قواعد سلسلة طويلة، الحيوي سيراميد ملزمة الأحماض الدهنية عن طريق السندات أميد، وأخيرا تشكيل الإسفنجية المعقدة التي اتحاد المجموعات القطبية على الكربون 1 من القاعدة sphingoid.

بالإضافة إلى تخليق، ويمكن أيضا أن تتشكل الإسفنجية عن طريق استبدال أو إعادة تدوير قواعد سلسلة طويلة وسيراميد، التي يمكن أن تغذي الشحميات السفينغولية بركة.

توليف الهيكل العظمي سيراميد

يبدأ التخليق الحيوي للسيراميد ، الهيكل العظمي السفينجوليبيد ، بتكثيف نزع الكربوكسيل من جزيء palmitoyl-CoA و L-serine. يتم تحفيز التفاعل عن طريق ترانسفيراز بالميتويل سيرين المتغاير (SPT) ، الذي يعتمد على فوسفات البيريدوكسال والمنتج هو 3-كيتو ديهيدروسفينجوسين.

يحول هذا الإنزيم بواسطة β-halo-L-alanines و L-cycloserines. في الخميرة يتم ترميزها بواسطة جينات ، بينما في الثدييات هناك ثلاثة جينات لهذا الإنزيم. يقع الموقع النشط على الجانب السيتوبلازمي للشبكة الإندوبلازمية.

يتم حفظها دور هذا الإنزيم الأول في جميع الكائنات التي شملتها الدراسة. ومع ذلك، هناك بعض الاختلافات بين الأنواع التي ترتبط توطين التحت خلوية من الانزيم: البكتيريا وحشوية، والخميرة، والنباتات والحيوانات وفي الشبكة الإندوبلازمية.

بعد ذلك يتم تقليل 3-كيتوزفينجانين بواسطة مختزل 3-كيتوزفينجانين المعتمدة على NADPH لإنتاج السفينجانين. سينسيز Dihydroceramide (sphinganine N-acyl transferase) ثم acetylates sphinganine لإنتاج dihydroceramide. ثم يتم تشكيل سيراميد بواسطة ديهيدروكرياميد ديسوراز / اختزال ، والذي يدمج رابطة مزدوجة عبر في الموقف 4-5.

في الثدييات ، هناك العديد من الأشكال الأسطورية لمركب سيراميد ، وكل منها يربط سلسلة محددة من الأحماض الدهنية بقواعد السلسلة الطويلة. لذلك ، فإن مادة سيناميد سيراميد وغيرها من الإنزيمات ، الإيلونغاس ، توفر المصدر الرئيسي لتنوع الأحماض الدهنية في السفينغوليبيدز.

تشكيل sphingolipids محددة

يتم تصنيع Sphingomyelin عن طريق نقل الفوسفوكولين من فسفاتيديل كولين إلى سيراميد ، وإطلاق سراح دياسيل جلسرين. يربط التفاعل مسارات إشارات السفينغوليبيدز والجليفوسفوليبيد.

يتم تصنيعه phosphoethanolamine ميلنيوم من فسفاتيديل إيثانولامين وسيراميد في رد فعل مماثل لتركيب سفينغوميالين، وبمجرد الانتهاء من تشكيلها يمكن ميثليته سفينغوميالين. تتشكل سيراميد إينوزيتول الفوسفات ترانسيستريفيكاتيون من فوسفتيدلينوستول.

يتم تغيير الشحميات السفنغولية السكرية بشكل رئيسي في مجمع جولجي، حيث الانزيمات glycosyltransferases المحددة المعنية إضافة سلاسل قليل السكاريد في المنطقة ماء من هيكل عظمي ميلنيوم.

الأيض

يتم تدهور السفينجوليبيد بواسطة إنزيمات glucohydrolases الإنزيمات و sphingomyelinases ، المسؤولة عن إزالة تعديلات المجموعات القطبية. من ناحية أخرى ، تجدد سيراميداس قواعد السلسلة الطويلة من سيراميد.

تتحلل جانجليوسيدات بواسطة مجموعة من الإنزيمات الليزوزومية التي تحفز الإزالة التدريجية لوحدات السكر ، وتنتج في النهاية سيراميد.

يتضمن طريقا آخر تدهور استيعاب الإسفنجية في الحويصلات التقامي التي يتم إرسالها إلى غشاء البلازما أو نقلها إلى الجسيمات الحالة حيث تدهورت من قبل هيدروليز حمض محددة.

لا يتم تدوير جميع القواعد سلسلة طويلة، وretícuo هيولي باطني له طريقا إلى تدهور محطة من هذه. هذه الآلية من تدهور تتضمن الفسفرة بدلا من أسيلة من LCBs، مما أدى إلى إشارات الجزيئات التي يمكن أن تكون ركائز للذوبان عن الانزيمات التي تقطع lyases LCBs فوسفات لتوليد aciloaldehídos وphosphoethanolamine.

تنظيم

يتم تنظيم عملية التمثيل الغذائي لهذه الدهون على عدة مستويات ، أحدها هو الإنزيمات المسؤولة عن التوليف ، وتعديلاته بعد التحويلية وآليات التلويث لهذه.

بعض الآليات التنظيمية خاصة بالخلية ، إما للتحكم في لحظة التطور الخلوي التي يتم إنتاجها أو استجابة لإشارات محددة.

مراجع

1. Bartke، N.، & Hannun، Y. (2009). Sphingolipids النشطة بيولوجيا: الأيض وظيفة. مجلة أبحاث الدهون ، 50 ، 19.
2. Breslow، D. K. (2013). التوازن Sphingolipid في الشبكية الإندوبلازمية وما بعدها. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 5 (4) ، a013326.
3. Futerman، A. H.، & Hannun، Y. A. (2004). الحياة المعقدة لل sphingolipids بسيطة. تقارير EMBO ، 5 (8) ، 777-782.
4. Harrison، P.J.، Dunn، T.، & Campopiano، D.J. (2018). التخليق الحيوي Sphingolipid في الإنسان والميكروبات. تقارير المنتجات الطبيعية ، 35 (9) ، 921-954.
5. لاهيري ، س. ، وفوتيرمان ، أ. هـ. (2007). الأيض وظيفة السفينغوليبيدز و glycosphingolipids. علوم الحياة الخلوية والجزيئية ، 64 (17) ، 2270-2284.
6. Lodish، H.، Berk، A.، Kaiser، C.A.، Krieger، M.، Bretscher، A.، Ploegh، H.، Martin، K. (2003). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الخامسة). فريمان ، دبليو إتش آند كومباني.
7. Luckey، M. (2008). البيولوجيا الغشائية الهيكلية: مع أسس الكيمياء الحيوية والفيزيائية الحيوية. مطبعة جامعة كامبريدج. تم الاسترجاع من www.cambridge.org/9780521856553
8. Merrill، A. H. (2011). مسارات التمثيل الغذائي Sphingolipid و glycosphingolipid في عصر sphingolipidomics. المراجعات الكيميائية ، 111 (10) ، 6387-6422.
9. نيلسون ، دي. إل. ، وكوكس ، إم إم (2009). مبادئ ليهنغر للكيمياء الحيوية. إصدارات أوميغا (الطبعة الخامسة).
10. Vance، J. E.، & Vance، D. E. (2008). الكيمياء الحيوية للدهون والبروتينات الدهنية والأغشية. في الكيمياء الحيوية الشاملة الجديدة المجلد 36 (الطبعة الرابعة). إلسفير.