Phosphatidylethanolamine (PE) הוא abundande פוספוגליצריד בממברנות הפלסמה של פרוקריוטים. נהפוך הוא, בממברנות תאי אוקריוטים זהו הגליצרופוספוליפיד השני בשכיחותו בפנים הפנימיים של קרום הפלזמה לאחר פוספטידילכולין.
למרות השפע של פוספטידיל-מתנולמין, שפעו תלוי לא רק בסוג התא אלא גם בתא וברגע מחזור חיי הספציפי של התא שנחשב.
מולקולת פוספטידיל-מתנולמין
ממברנות ביולוגיות הן חסמים המגדירים אורגניזמים תאיים. אין להם רק פונקציות הגנה ובידוד, אלא הם גם המפתח להקמת חלבונים הדורשים סביבה הידרופובית לתפקודם האופטימלי.
גם לאיקריוטות וגם לפרוקריוטות יש קרומים המורכבים בעיקר מגלצירופוספוליפידים, ובמידה פחותה, ספינגוליפידים וסטרולים.
גליצרופוספוליפידים הם מולקולות אמפיפטיות המובנות על עמוד שדרה L-glycerol המועתרים בתנוחות sn-1 ו- sn-2 על ידי שתי חומצות שומן באורך משתנה ודרגת הרוויה. בהידרוקסיל של מיקום ה- sn-3 הוא מועשר על ידי קבוצת פוספט, שאליהם ניתן לחבר סוגים שונים של מולקולות שמולידות את המעמדות השונים של גליצרופוספוליפידים.
בעולם הסלולרי יש מגוון גדול של גליצרופוספוליפידים, עם זאת, השכיחים ביותר הם פוספטידילכולין (PC), פוספטידיל-מתנולמין (PE), פוספטידיליסרין (PS), פוספטידילינוזיטול (PI), חומצה פוספטידית (PA), פוספטידיל-גליצרול (PG), ופוספטידיל-גליצרול (PG), קרדיוליפין (CL).
מִבְנֶה
המבנה של פוספטידיל-מתנולמין התגלה על ידי Baer et al. בשנת 1952. כפי שנקבע באופן ניסיוני עבור כל הגליצרופוספוליפידים, הפוספטידיל-מתנולמין מורכב ממולקולת גליצרול המועתרת בעמדות sn-1 ו- sn-2 עם שרשרות חומצות שומניים עם 16 ל -20 אטומי פחמן.
חומצות השומן המועתרות בהידרוקסיל ה- sn-1 הן בדרך כלל רוויות (ללא קשרים כפולים) באורכן המרבי של 18 אטומי פחמן, ואילו השרשראות המקושרות במצב sn-2 ארוכות יותר ועם רוויה אחת או יותר ( איגרות חוב כפולות).
מידת הרוויה של שרשראות אלה תורמת לגמישות הממברנה, אשר משפיעה רבות על החדרת חלבונים ברב-המעי הדק והשתתפותו.
פוספטידיל-מתנולמין נחשב לגליצרופוספוליפיד שאינו-למל, שכן יש לו צורה גיאומטרית חרוטית. צורה זו ניתנת על ידי הגודל הקטן של קבוצת הקוטב שלה או "ראש", ביחס לזו של שרשראות חומצות השומן המרכיבות את "הזנבות" ההידרופוביים.
לקבוצת "הראש" או הקוטב של פוספטידיל-מתנולמין יש אופי זוויטרוני, כלומר יש לו קבוצות שניתן לטעון באופן חיובי ושלילי בתנאי pH מסוימים.
מאפיין זה מאפשר לו לקשר מימן עם מספר גדול של שאריות חומצות אמינו, וחלוקת המטען שלו היא גורם מכריע חיוני לטופולוגיית התחום של חלבוני קרום אינטגרליים רבים.
ביוסינתזה
בתאים אוקריוטיים הסינתזה של ליפידים מבניים מוגבלת מבחינה גיאוגרפית, אתר הביוסינתזה העיקרי הוא תכנית הרשת האנדופלסמית (ER) ובמידה פחותה מנגנון גולגי.
ישנם ארבעה מסלולי ביו-סינתטיים עצמאיים לייצור פוספטידיל-מתנולמין: (1) מסלול CDP-אתנולמין, המכונה גם מסלול קנדי; (2) מסלול ה- PSD ל dekarboxylation של phosphatidylserine (PS); (3) acylation של lyso-PE ו- (4) תגובות לשנות בסיס של הקבוצה הקוטבית של גליצרופוספוליפידים אחרים.
מסלול קנדי
הביוסינתזה של פוספטידיל-מתנולמין בדרך זו מוגבלת ל- ER והוכח כי בתאי כבד אוגר זהו דרך הייצור העיקרית. זה מורכב משלושה צעדים אנזימטיים רצופים המנותזים על ידי שלושה אנזימים שונים.
בשלב הראשון מיוצרים פוספטואתנולמין ו- ADP הודות לפעולה של אתנולמין קינאז, אשר מזרז את הזרחתי התלוי ATP של אתנולמין.
בניגוד לצמחים, לא יונקים ולא שמרים מסוגלים לייצר מצע זה, ולכן יש לצרוך אותו בתזונה או להשיג מהתפרקות מולקולות פוספטידיל-מתנולמין או ספינגוזין שקיימו.
Phosphoethanolamine משמש על ידי CTP: phosphoethanolamine cytidyltransferase (ET) ליצירת תרכובת CDP אנרגטית גבוהה: אתנולמין ופוספט אורגני.
1,2-Diacylglycerol ethanolamine phosphotransferase (ETP) משתמש באנרגיה הכלולה בקשר ה- CDP-ethanolamine בכדי לקשור את אתנולמין לקוביליה למולקולת diacylglycerol המוחדרת לקרום, ומולידה פוספטידיל-מתנולמין.
מסלול PSD
מסלול זה פועל הן בפרוקריוטות והן בשמרים ויונקים. בחיידקים הוא מופיע בקרום הפלזמה, אך באיוקריוטים הוא מופיע באזור של הרקמה האנדופלסמית שקשורה קשר הדוק לממברנה המיטוכונדרית.
אצל יונקים המסלול מזרז אותו על ידי אנזים בודד, פוספטידילסרין דקארבוקסילאז (PSD1p), המוטמע בקרום המיטוכונדריאלי, שהגן שלו מקודד על ידי הגרעין. התגובה כוללת decarboxylation של PS ל- phosphatidylethanolamine.
שני המסלולים הנותרים (acylation PE-lyso וחילופי סידן תלויים בקבוצת קוטב) מתרחשים בתכנית הרטרופוליה האנדופלסמית, אך אינם תורמים באופן משמעותי לייצור הכולל של פוספטידיל-מתנולמין בתאים אוקריוטיים.
מאפיינים
לגליצרופוספוליפידים יש שלוש פונקציות עיקריות בתא, ביניהן בולטות הפונקציות המבניות, אחסון אנרגיה ואיתות תאים.
פוספטידיל-מתנולמין קשור לעיגון, ייצוב וקיפול של חלבונים ממברניים מרובים, כמו גם לשינויים הקונפורציונליים הנחוצים לתפקודם של אנזימים רבים.
ישנן עדויות ניסיוניות המציעות את פוספטידיל-מתנולמין כגליצרופוספוליפיד חיוני בשלב המאוחר של הטלופאז, במהלך היווצרות הטבעת התכווצת והקמת הפרמופלסט המאפשר חלוקת הממברנה של שני תאי הבת.
יש לה גם תפקיד חשוב בכל תהליכי האיחוי וההתמכרות (איחוד והפרדה) של הממברנות הן של תכנית הרשת האנדופלסמית והן של המנגנון גולגי.
ב- E. coli הוכח כי פוספטידיל-מתנולמין נחוץ לקיפול ותפקוד נכון של פרמוזה של האנזים לקטוז, וזו הסיבה שהוצע כי הוא ממלא תפקיד כ"צ'פרון "מולקולרי.
פוספטידיל מתנולמין הוא התורם העיקרי של מולקולת האתנולמין הנחוצה לשינוי שלאחר התרגום של חלבונים רבים, כמו עוגני GPI.
גליצרופוספוליפיד זה הוא מבשרם של מספר מולקולות עם פעילות אנזימטית. יתרה מזאת, מולקולות שמקורן בחילוף החומרים שלה, כמו גם דיאקיל-גליצרול, חומצה פוספטידית וכמה חומצות שומן, יכולות לשמש שליחות שנייה. בנוסף, זהו מצע חשוב לייצור פוספטידילכולין.
הפניות
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM, and van Golde, LMG (1999). הפרדה מהירה וזיהוי מינים מולקולריים של פוספטידיל-מתנולמין. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164–169. התאושש מ- jlr.org
- Calzada, E., McCaffery, JM, & Claypool, SM (2018). פוספטידיל מתנולמין המיוצר בקרום המיטוכונדריאלי הפנימי חיוני לתפקוד מורכב של ציטוכרום bc1. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, SM (2016). מטבוליזם של פוספטידיל-מתנולמין בבריאות ובמחלות. סקירה בינלאומית של ביולוגיה תאית ומולקולרית (כרך 321). Elsevier Inc.
- Gibellini, F., and Smith, TK (2010). סינתזה של מסלול קנדי-דה-נובו של פוספטידיל-מתנולמין ופוספטידילכולין. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harayama, T., & Rzzman, H. (2018). הבנת המגוון של הרכב השומנים בקרום. ביקורות על טבע ביולוגיה מולקולרית של תאים, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). ביולוגיה מבנית ממברנת: עם יסודות ביוכימיים וביו-פיזיים. הוצאת אוניברסיטת קמברודג '. התאושש מ- cambrudge.org
- סדון, JM, Cevc, G., קיי, RD, & Marsh, D. (1984). דיפרקציה של רנטגן בחקר הפולימורפיזם של דיאקיל-הידרולית ודיאלקיל-פוספטיל-אתנולאמינים. ביוכימיה, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T., & Cremer, PS (2017). תמך בשכבות ליפיד עם פוספטידיל מתנולמין כמרכיב העיקרי. לנגמוייר, 33 (46), 13423–13429.
- ון Meer, G., Voelker, DR, & Feignenson, GW (2008). שומנים ממברניים: היכן הם נמצאים ואיך הם מתנהגים. חוות דעת על טבע, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). ביולוגיה מולקולרית ותאית של חילוף חומרים של פוספטידילסרין ופוספטידילאתנולמין. בספר ק. מולדבה (עורכת), מחקר חומצות גרעין מתקדמות וביולוגיה מולקולרית (עמ '69-111). עיתונות אקדמית.
- Vance, JE (2008). פוספטידילסרין ופוספטידיל מתנולמין בתאי יונקים: שני אמינופוספוליפידים הקשורים מטבולית. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). היווצרות ותפקוד של פוספטידילסרין ופוספטידיל-מתנולמין בתאי יונקים. Biochimica et Biophysica Acta - ביולוגיה מולקולרית ותאית של ליפידים, 1831 (3), 543–554.
- ווטקינס, SM, Zhu, X., & Zeisel, SH (2003). פעילות פוספטידיל-מתנולמין-N-מתילטרנספרז וכולין תזונתי מווסתות את שטף השומנים בכבד-פלזמה ומטבוליזם של חומצות שומן חיוניות בעכברים. כתב העת לתזונה, 133 (11), 3386–3391.