ספינגומיילין הוא הכי ספינגוליפיד בשפע ברקמת חיה: ידוע להתרחש בכל קרומי התאים למדו עד כה. יש לו קווי דמיון מבניים עם פוספטידילכולין מבחינת קבוצת הראש הקוטבית, ולכן הוא מסווג כפוספוליפיד (פוספוספוליפיד).
בשנות השמונים של המאה העשרים, המדע המדען יוהן תודיצ'ום בודד מרכיב ליפידים מסיס אתר מרקמת המוח וכינה אותו ספינגומיאלין. מאוחר יותר, בשנת 1927, דווח על מבנה הספינגוליפיד הזה כ- N-acyl-sphingosine-1-phosphocholine.
מבנה הספינגומיאלין (מקור: Jag123 בוויקיפדיה האנגלית, באמצעות ויקימדיה Commons)
בדומה לשאר הספינגוליפידים, לספינגומיאלין יש תפקודים איתניים מבניים ותאים כאחד, והוא שופע במיוחד ברקמות עצבים, במיוחד מיאלין, נדן המכסה ומבודד את האקסונים של נוירונים מסוימים.
התפלגותו נחקרה באמצעות שבר תת-תאי וניסויי השפלה אנזימטית עם sphingomyelinases, והתוצאות מצביעות על כך שיותר ממחצית הספינגומיאלין בתאים אוקריוטים נמצא בקרום הפלזמה. עם זאת, הדבר תלוי בסוג התא. בפיברובלסטים, למשל, הוא מהווה כמעט 90% מכלל השומנים.
חוסר הסדרת תהליכי הסינתזה והמטבוליזם של ליפיד זה מובילים להתפתחות של פתולוגיות מורכבות או ליפידוזיס. דוגמא לכך היא מחלת ניימן-פיק התורשתית, המאופיינת בהפטוספלנומומליות ובעיות בתפקוד נוירולוגי פרוגרסיבי.
מִבְנֶה
Sphingomyelin היא מולקולה אמפיפטית המורכבת מראש קוטב ושני זנבות אפולארים. קבוצת הראש הקוטבית היא מולקולת פוספוצולין, כך שהיא עשויה להיראות דומה לגלייזרופוספוליפיד פוספטידילכולין (PC). עם זאת, ישנם הבדלים מהותיים ביחס לאזור הממשקתי וההידרופובי בין שתי מולקולות אלה.
הבסיס השכיח ביותר במולקולת sphingomyelin של יונקים הוא ceramide, המורכב מספינגוזין (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadecene), שיש לו קשר כפול טרנס בין הפחמנים בעמדות 4 ו- 5 משרשרת הפחמימנים. הנגזרת הרוויה שלו, הספינגנין, שכיחה אף היא, אך נמצאת במידה פחותה.
אורך הזנבות ההידרופוביים של הספינגומיאלין נע בין 16 ל -24 אטומי פחמן והרכב חומצות השומן משתנה בהתאם לרקמה.
ספינגיומלינים בחומר הלבן של המוח האנושי, למשל, מחזיקים בחומצה עצבונית, אלו בחומר האפור מכילים בעיקר חומצה סטארית, והצורה הרווחת בטסיות הדם היא ארכידונאט.
בדרך כלל יש פער באורך בין שתי שרשראות חומצות השומן של הספינגומיאלין, שנראה כי הן מעדיפות תופעות של "ביניים" בין פחמימנים בשני חד-ממדיות שכנגד. זה נותן לממברנה יציבות מיוחדת ותכונות מסוימות בהשוואה לממברנות אחרות העניות בספינגוליפיד זה.
באזור הממשק בין המולקולה, לספינגומיאלין יש קבוצת אמיד והידרוקסיל חופשי בפחמן 3, שיכולים לשמש כתורמי קשר מימן וקולטנים לקשרים תוך-מולקולריים, החשובים בהגדרת תחומי הצדדים והאינטראקציה. עם סוגים שונים של מולקולות.
מאפיינים
- איתות
תוצרי חילוף החומרים הספינגוזין -סרמיד, sphingosine, sphingosine 1-phosphate ו- diacylglycerol- הם גורמים תאיים חשובים ומקנים לו תפקיד בתפקודים סלולריים מרובים, כמו אפופטוזיס, פיתוח והתיישנות, איתות תאים, בין היתר.
-מִבְנֶה
הודות למבנה התלת ממדי "הגלילי" של הספינגומיאלין, ליפיד זה יכול ליצור תחומי קרום קומפקטיים ומסודרים יותר, שיש להם השלכות פונקציונליות חשובות מנקודת מבט החלבון, מכיוון שהוא יכול להקים תחומים ספציפיים לכמה חלבוני קרום אינטגרליים.
ב"רפסודות "שומניות ובמערות
רפסודות שומנים, שלבי ממברנה או תחומי מיקרו מסודרים של sphingolipids כמו sphingomyelin, כמה glycerophospholipids וכולסטרול, מייצגים פלטפורמות יציבות לחיבור חלבוני הממברנה עם פונקציות שונות (קולטנים, הובלות וכו ').
Caveolae הם פתיחות של קרום הפלזמה המגייסים חלבונים עם עוגני GPI ועשירים גם בספינגומולין.
לגבי כולסטרול
הכולסטרול, בגלל הקשיחות המבנית שלו, משפיע באופן משמעותי על מבנה קרומי התא, בעיקר בהיבטים הקשורים לנוזל, וזו הסיבה שהוא נחשב ליסוד חיוני.
מכיוון שלספינגומיאלינים יש תורמי קשרי מימן וקולטנים כאחד, ההערכה היא שהם מסוגלים ליצור אינטראקציות "יציבות" יותר עם מולקולות כולסטרול. מסיבה זו נאמר כי קיים קשר חיובי בין רמות הכולסטרול לספינגומיאלין בקרומים.
סִינתֶזָה
הסינתזה של הספינגומיאלין מתרחשת במתחם גולגי, שם משתנה הסרמיד המועבר מהרטיקולום האנדופלמטי (ER) על ידי העברת מולקולת פוספוצולין מפוספטידילכולין, תוך שחרור במקביל של מולקולת דיאקיל-גליצרול. התגובה מנותזת על ידי SM סינתז (ceramide: phosphatidylcholine phosphocholine transferase).
יש גם מסלול נוסף לייצור sphingomyelin שיכול להתרחש על ידי העברת פוספטואתנולמין מפוספטידיל-אתנולמין (PE) לסרמיד, עם מתילציה של פוספטו-אתנולמין לאחר מכן. זה נחשב חשוב במיוחד בכמה רקמות עצב עשירות ב- PE.
Sphingomyelin synthase נמצא בצד הליומיני של הממברנה הגולגית המורכבת, התואמת את המיקום החיצוני-פלסמי של הספינגומיאלין ברוב התאים.
בשל המאפיינים של הקבוצה הקוטבית של הספינגומיאלין והיעדרם לכאורה של טרנסלוקזות ספציפיות, האוריינטציה הטופולוגית של ליפיד זה תלויה בסינתז האנזים.
חילוף חומרים
השפלה של הספינגומיאלין יכולה להתרחש הן בקרום הפלזמה והן ליזוזומים. הידרוליזה ליזוזומלית לסרמיד ולפוספוצולין תלויה בספינגומיאלינאז חומצי, ליסוזומלי גליקופרוטאין מסיס שפעילותו יש pH אופטימלי בסביבות 4.5.
הידרוליזה בקרום הפלזמה מנותזת על ידי ספינגומיאלינאז העובד ב- pH 7.4 ודורש יוני מגנזיום דו-ערך או מנגן לצורך פעולתו. אנזימים אחרים המעורבים בחילוף חומרים ומחזור של הספינגומולין נמצאים באורגנלים שונים המתחברים זה לזה דרך מסלולי תובלה שלפוחית.
הפניות
- Barenholz, Y., & Thompson, TE (1999). Sphingomyelin: היבטים ביופיזיים. כימיה ופיזיקה של ליפידים, 102, 29-34.
- קנפר, ג ', והאקומורי, ש' (1983). ביוכימיה ספינגוליפיד. (ד. הנחאן, עורך), ספר לימוד של מחקר ליפידים 3 (מהדורה ראשונה). מליאת העיתונות.
- Koval, M., & Pagano, R. (1991). הובלה תוך-תאית ומטבוליזם של sphingomyelin. ביוכימיק, 1082, 113-125.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה חמישית). פרימן, WH & Company.
- Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K., … Vanier, MT (2001). מחלת ניימן-פיק סוג C: ספקטרום של מוטציות HE1 וקורלציות גנוטיפ / פנוטיפ בקבוצת NPC2. Am. J. Hum. ז'נה. , 69, 1013-1021.
- Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). תכונות ממברנות של sphingomyelins. מכתבי FEBS, 531, 33-37.
- סלוטה, פ '(1999). ספינגומיאלין - אינטראקציות כולסטרול בקרומים ביולוגיים ודגםיים. כימיה ופיזיקה של ליפידים, 102, 13–27.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). ביוכימיה של ליפידים, ליפופרוטאינים וממברנות. בספר ביו-כימיה חדש מקיף 36 (מהדורה רביעית). אלזביאר.