- Struktur
- Kopfgruppe: Inosit
- Unpolare Schwänze
- Ausbildung
- De- novo- Synthese
- Synthese seiner Derivate
- Eigenschaften
- Strukturell
- In der Zellsignalisierung
- Verweise
Das Phosphatidylinositol ist eine Phospholipidfamilie von Glycerophospholipiden oder Phosphoglyceriden, die in biologischen Membranen vorhanden sind. Es macht etwa 10% des gesamten Phospholipidgehalts in einer durchschnittlichen Zelle aus.
Es ist auf der Innenseite der Plasmamembran vieler Eukaryoten und Prokaryoten üblich. Bei Säugetieren und anderen Wirbeltieren reichert es insbesondere die Membranen von Gehirnzellen an; und in diesen Geweben wurde es erstmals 1942 von Folch und Wooley beobachtet.
Klassische Darstellung von Phosphatidylinositol (Quelle: NEUROtiker über Wikimedia Commons)
Seine chemische Struktur sowie die einiger seiner phosphorylierten Derivate wurde zwischen 1959 und 1961 von Ballous Forschungsgruppe bestimmt.
Es hat wichtige strukturelle Funktionen, die mit seiner Häufigkeit in den Membranen zusammenhängen, aber es ist auch eine wichtige Quelle für Second Messenger, die wichtige Auswirkungen auf zelluläre Signalprozesse haben, die durch zahlreiche und unterschiedliche spezielle Stimuli ausgelöst werden.
Seine glykosylierte Form ist an der kovalenten Modifikation von Proteinen beteiligt, die es ihnen ermöglicht, über Lipidstrukturen, die als GPI-Anker (Glycosylphosphatidylinositol) bezeichnet werden, an Membranen zu binden.
Struktur
Wie die meisten Membranlipide ist Phosphatidylinositol ein amphipathisches Molekül, dh es ist ein Molekül mit einem hydrophilen polaren Ende und einem hydrophoben unpolaren Ende.
Seine allgemeine Struktur basiert auf einem 1,2-Diacylglycerin-3-phosphat-Grundgerüst, wobei die beiden an den Kohlenstoffen an den Positionen 1 und 2 veresterten Fettsäureketten die unpolaren Schwänze und die an die Gruppe gebundene Phosphatgruppe darstellen. " Kopf “, repräsentiert die Polarregion.
Kopfgruppe: Inosit
Ein Inositmolekül, das über eine Phosphodiesterbindung an die Phosphatgruppe am Kohlenstoff an Position 3 des Glycerinmoleküls gebunden ist, repräsentiert die "Kopf" -Gruppe dieses Phospholipids.
Inosit ist ein Derivat von Cyclohexan, dessen Kohlenstoffatome (6) jeweils an eine Hydroxylgruppe gebunden sind. Es kann aus Nahrungsmitteln stammen, die über die Nahrung aufgenommen werden, aus der De-novo-Syntheseroute oder aus dem eigenen Recycling. Gehirnzellen sowie in geringerem Maße andere Gewebe produzieren es aus Glucose-6-phosphat.
Die Struktur vieler Phosphatidylinositol-Derivate ist nichts anderes als ein Phosphatidylinositol-Molekül, zu dem Phosphatgruppen in einigen der Hydroxylgruppen des Inositol-Teils hinzugefügt wurden.
Unpolare Schwänze
Die Kohlenwasserstoffketten der unpolaren Schwänze können je nach Organismus unterschiedliche Längen von 16 bis plus oder minus 24 Kohlenstoffatomen aufweisen.
Diese Ketten können gesättigt (Kohlenstoff-Kohlenstoff-Einfachbindungen) oder ungesättigt (Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen; einfach ungesättigt oder mehrfach ungesättigt) und wie andere von Phosphatidsäure abgeleitete Phospholipide die der Fettsäure in der C2-Position von Glycerin-3-phosphat sein es ist normalerweise ungesättigt.
Diese Lipide haben üblicherweise Fettsäureketten entsprechend Stearinsäure und Arachidonsäure mit 18 und 20 Kohlenstoffatomen, von denen eines gesättigt und das andere ungesättigt ist.
Ausbildung
Phosphatidylinositol wird wie andere Phospholipide aus Phosphatidsäure gebildet, einem einfachen Phospholipid, dessen Struktur durch zwei unpolare Schwänze und einen polaren Kopf gekennzeichnet ist, der nur aus der Phosphatgruppe besteht, die an Position 3 von Glycerin an den Kohlenstoff gebunden ist.
De- novo- Synthese
Für die De-novo-Bildung von Phosphatidylinositol reagiert Phosphatidsäure mit CTP (Cytidintriphosphat), einem hochenergetischen Molekül analog zu ATP, und bildet CDP-Diacylglycerin, das eine häufige Vorstufe im Phosphatidylinositol-Weg und seinen Derivaten ist Phosphatidylglycerin und Diphosphatidylglycerin oder Cardiolipin.
Die fragliche Reaktion wird durch das Enzym CDP-Diacylglycerinsynthase katalysiert, das eine doppelte subzelluläre Position aufweist, an der die mikrosomale Fraktion und die innere Mitochondrienmembran beteiligt sind.
Phosphatidylinositol entsteht anschließend aus einer Kondensationsreaktion zwischen einem Inositolmolekül und einem CDP-Diacylglycerinmolekül, die aus dem vorherigen Schritt resultiert.
Dieser Schritt wird durch eine Phosphatidylinositolsynthase (CDP-Diacylglycerol: Myoinositol-3-phosphatidyltransferase) katalysiert, ein Enzym, das mit der Membran des endoplasmatischen Retikulums von Säugetierzellen assoziiert ist.
Die Reaktion, die den begrenzenden Schritt dieses Prozesses darstellt, ist tatsächlich die Bildung von Inosit aus Glucose-6-phosphat, die "stromaufwärts" des Biosynthesewegs stattfinden muss.
Synthese seiner Derivate
Die phosphorylierten Derivate von Phosphatidylinositol werden von einer Gruppe von Enzymen hergestellt, die als Phosphatidylinositol-Kinasen bezeichnet werden und für die Bindung von Phosphatgruppen an die Hydroxylgruppen des Inositol-Teils des Ausgangslipids verantwortlich sind.
Eigenschaften
Strukturell
Wie Phosphatidylserin und Phosphatidylglycerin erfüllt Phosphatidylinositol mehrere Funktionen. Es hat wichtige strukturelle Implikationen, da es Teil der Lipiddoppelschichten ist, aus denen die verschiedenen und multifunktionalen biologischen Membranen bestehen.
Viele Proteine "binden" an Zellmembranen durch sogenannte "GPI-Anker", die nichts anderes als glykosylierte Derivate von Phosphatidylinositol sind, die Proteinen einen hydrophoben "Anker" verleihen, der sie auf der Oberfläche der Zelle trägt. Membran.
Einige Proteine des Zytoskeletts binden an phosphorylierte Derivate von Phosphatidylinositol, und diese Art von Lipid dient auch als Kern für die Bildung von Proteinkomplexen, die an der Exozytose beteiligt sind.
In der Zellsignalisierung
Seine Derivate sind beispielsweise Second Messenger bei vielen hormonellen Signalprozessen bei Säugetieren.
Zwei der wichtigsten sekundären Botenstoffe, die aus dem sogenannten "hormonsensitiven Phosphatidylinositol-System" stammen, sind Inosit-1,4,5-Triphosphat (IP3 oder Inositoltriphosphat) und Diacylglycerin, die verschiedene Funktionen erfüllen. unten “auf dem Wasserfall.
IP3 ist an der Hormonsignalkaskade beteiligt, die von Second-Messenger-Systemen wie Adrenalin verwendet wird.
Inosit ist ein löslicher Botenstoff, der seine Funktionen im Cytosol ausübt, während Diacylglycerin fettlöslich ist und in der Membran gebunden bleibt, wo es auch als Botenstoff fungiert.
In gleicher Weise wurde in Pflanzen festgestellt, dass phosphorylierte Derivate von Phosphatidylinositol auch wichtige Funktionen in Zellsignalkaskaden haben.
Verweise
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- Vance, JE & Vance, DE (2008). Biochemie von Lipiden, Lipoproteinen und Membranen. In New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. Aufl.). Elsevier.