ФОСФАТИДИЛИНОЗИТОЛ: СТРОЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Фосфатидилинозитол представляет собой фосфолипид семейства глицерофосфолипидов или фосфоглицеридов, которые присутствуют в биологических мембранах. Он составляет около 10% от общего содержания фосфолипидов в средней клетке.

Он часто встречается внутри плазматической мембраны многих эукариот и прокариот. У млекопитающих и других позвоночных он особенно обогащает мембраны клеток мозга; и именно в этих тканях он был впервые обнаружен Фолчем и Вули в 1942 году.

Классическое представление фосфатидилинозитола (Источник: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

Его химическая структура, а также структура некоторых его фосфорилированных производных была определена исследовательской группой Баллоу между 1959 и 1961 годами.

Он выполняет важные структурные функции, связанные с его распространением в мембранах, но также является важным источником вторичных мессенджеров, которые имеют важное значение в клеточных сигнальных процессах, которые запускаются многочисленными и разнообразными специальными стимулами.

Его гликозилированная форма участвует в ковалентной модификации белков, что позволяет им связываться с мембранами через липидные структуры, называемые GPI (гликозилфосфатидилинозитол) «якорями».

Структура

Как и большинство мембранных липидов, фосфатидилинозитол представляет собой амфипатическую молекулу, то есть молекулу с гидрофильным полярным концом и гидрофобным неполярным концом.

Его общая структура основана на 1,2-диацилглицерин-3-фосфатной основной цепи, где две цепи жирных кислот, этерифицированные по атомам углерода в положениях 1 и 2, представляют неполярные хвосты, а фосфатная группа, присоединенная к группе " голова », представляет полярный регион.

Головная группа: инозитол

Молекула инозита, присоединенная через фосфодиэфирную связь к фосфатной группе у углерода в положении 3 молекулы глицерина, представляет собой «головную» группу этого фосфолипида.

Инозитол представляет собой производное циклогексана, в котором все атомы углерода (6) каждый связаны с гидроксильной группой. Он может поступать из продуктов, потребляемых с пищей, в результате синтеза de novo или в результате собственной переработки. Клетки мозга, как и другие ткани, в меньшей степени производят его из глюкозо-6-фосфата.

Структура многих производных фосфатидилинозита представляет собой не что иное, как молекулу фосфатидилинозита, к которой добавлены фосфатные группы в некоторых гидроксильных группах инозитольной части.

Аполярные хвосты

Углеводородные цепи аполярных хвостов могут иметь различную длину от 16 до плюс или минус 24 атома углерода, в зависимости от рассматриваемого организма.

Эти цепи могут быть насыщенными (одинарные углерод-углеродные связи) или ненасыщенными (двойные углерод-углеродные связи; мононенасыщенные или полиненасыщенные) и, как и другие фосфолипиды, полученные из фосфатидной кислоты, жирной кислоты в положении C2 глицерин-3-фосфата. обычно ненасыщенный.

Эти липиды обычно имеют цепи жирных кислот, соответствующие стеариновой кислоте и арахидоновой кислоте, из 18 и 20 атомов углерода, один из которых является насыщенным, а другой ненасыщенным, соответственно.

Повышение квалификации

Фосфатидилинозитол, как и другие фосфолипиды, образуется из фосфатидной кислоты, простого фосфолипида, структура которого характеризуется двумя неполярными хвостами и полярной головкой, состоящей только из фосфатной группы, присоединенной к атому углерода в положении 3 глицерина.

De novo синтез

Для образования de novo фосфатидилинозитола фосфатидная кислота реагирует с ЦТФ (цитидинтрифосфат), высокоэнергетической молекулой, аналогичной АТФ, и образует ЦДФ-диацилглицерин, который является обычным предшественником в пути фосфатидилинозитола и его производных. фосфатидилглицерин и дифосфатидилглицерин или кардиолипин.

Рассматриваемая реакция катализируется ферментом ЦДФ-диацилглицеринсинтаза, который имеет двойное субклеточное расположение, которое включает микросомальную фракцию и внутреннюю митохондриальную мембрану.

Фосфатидилинозитол впоследствии возникает в результате реакции конденсации между молекулой инозита и молекулой ЦДФ-диацилглицерина, полученной в результате предыдущей стадии.

Этот этап катализируется фосфатидилинозитолсинтазой (ЦДФ-диацилглицерин: миоинозитол-3-фосфатидилтрансфераза), ферментом, связанным с мембраной эндоплазматического ретикулума клеток млекопитающих.

Реакция, которая представляет собой лимитирующую стадию этого процесса, на самом деле является образованием инозита из глюкозо-6-фосфата, которое должно происходить «выше по течению» от пути биосинтеза.

Синтез его производных

Фосфорилированные производные фосфатидилинозитола продуцируются группой ферментов, называемых фосфатидилинозитолкиназами, которые отвечают за присоединение фосфатных групп к гидроксильным группам инозитольной части исходного липида.

Характеристики

структурная

Подобно фосфатидилсерину и фосфатидилглицерину, фосфатидилинозитол выполняет несколько функций. Он имеет важное структурное значение, поскольку является частью липидных бислоев, составляющих различные и многофункциональные биологические мембраны.

Многие белки «связываются» с клеточными мембранами через так называемые «GPI-якоря», которые представляют собой не что иное, как гликозилированные производные фосфатидилинозитола, которые обеспечивают белки гидрофобным «якорем», который поддерживает их на поверхности клетки. мембрана.

Некоторые белки цитоскелета связываются с фосфорилированными производными фосфатидилинозитола, и этот тип липидов также служит ядром для образования белковых комплексов, участвующих в экзоцитозе.

В клеточной сигнализации

Его производные, например, являются вторичными посредниками во многих гормональных сигнальных процессах у млекопитающих.

Двумя наиболее важными вторичными посредниками, полученными из так называемой «гормон-чувствительной фосфатидилинозитольной системы», являются инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3 или инозитолтрифосфат) и диацилглицерин, которые выполняют различные функции. вниз »на водопад.

IP3 участвует в гормональном сигнальном каскаде, используемом системами вторичных мессенджеров, такими как адреналин.

Инозитол представляет собой растворимый мессенджер, который выполняет свои функции в цитозоле, в то время как диацилглицерин является жирорастворимым и остается связанным в мембране, где он также действует как мессенджер.

Таким же образом у растений было определено, что фосфорилированные производные фосфатидилинозитола также выполняют важные функции в каскадах клеточной сигнализации.

Ссылки

1. Антонссон, Б. (1997). Фосфатидилинозитолсинтаза из тканей млекопитающих. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Лаки, М. (2008). Структурная биология мембран: с биохимическими и биофизическими основами. Издательство Кембриджского университета.
3. Мюррей, Р., Бендер, Д., Ботам, К., Кеннелли, П., Родуэлл, В., и Вейл, П. (2009). Иллюстрированная биохимия Харпера (28-е изд.). McGraw-Hill Medical.
4. Нельсон, Д. Л., и Кокс, М. М. (2009). Принципы биохимии Ленингера. Omega Editions (5-е изд.).
5. Вэнс, Дж. Э., и Вэнс, Делавэр (2008). Биохимия липидов, липопротеинов и мембран. В новой всеобъемлющей биохимии, том 36 (4-е изд.). Elsevier.