СФИНГОМИЈЕЛИН: СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, СИНТЕЗА И МЕТАБОЛИЗАМ - БИОЛОГИЈА - 2025

Сфингомијелин је најзаступљенији сфинголипида у ткивима животиња: је познато да се у ћелијским мембранама испитиваних до данас. Има структурне сличности са фосфатидилхолином у погледу групе поларних глава, па је такође класификован као фосфолипид (фосфосфинголипид).

1880-тих, научник Јоханн Тхудицхум изолирао је етер-растворљиве липидне компоненте из можданог ткива и назвао га сфингомијелином. Касније, 1927. године, структура овог сфинголипида пријављена је као Н-ацил-сфингосин-1-фосфохолин.

Структура сфингомијелина (Извор: Јаг123 на енглеској Википедији, преко Викимедиа Цоммонса)

Као и остали сфинголипиди, сфингомијелин има и структурну и ћелијску сигнализацију, а посебно га обилује нервним ткивима, посебно мијелином, омотачем који покрива и изолира аксоне одређених неурона.

Његова дистрибуција је проучавана помоћу експеримената фракционације и ензимске деградације са сфингомијелиназама, а резултати показују да се више од половине сфингомијелина у еукариотским ћелијама налази у плазма мембрани. Међутим, то зависи од типа ћелије. На пример, у фибробластима отпада готово 90% укупних липида.

Дисрегулација процеса синтезе и метаболизма овог липида доводи до развоја сложених патологија или липидозе. Пример за то је наследна Ниеманн-Пицкова болест, коју карактерише хепатоспленомегалија и прогресивна неуролошка дисфункција.

Структура

Сфингомијелин је амфипатски молекул састављен од поларне главе и два аполарна репа. Поларна група главе је молекул фосфохолина, па може изгледати слично као глицерофосфолипид фосфатидилхолин (ПЦ). Међутим, постоје значајне разлике што се тиче интерфацијалне и хидрофобне регије између ова два молекула.

Најчешћа база у сисавском молекулу сисара је церамид, састављен од сфингозина (1,3-дихидрокси-2-амино-4-октадецена), који има транс двоструку везу између угљеника на позицијама 4 и 5 ланца угљоводоника. Његов засићени дериват, сфинганин, је такође уобичајен, али се налази у мањој мери.

Дужина хидрофобних репова сфингомијелина креће се од 16 до 24 атома угљеника, а састав масне киселине варира у зависности од ткива.

Сфингомијелини у белој материји људског мозга, на пример, поседују нервонску киселину, они у сивој материји садрже углавном стеаринску киселину, а распрострањени облик тромбоцита је арахидонат.

Опћенито постоји разлика у дуљини између два ланца масних киселина сфингомијелина, што чини се да фаворизира појаве „интердигитације“ између угљоводоника у супротним слојевима. То даје мембрани посебну стабилност и посебна својства у поређењу с другим мембранама које су сиромашније овом сфинголипиду.

У интерфацијалној регији молекула, сфингомијелин има амидну групу и слободни хидроксил на угљенику 3, који могу служити као донори водоничне везе и акцептори за интра- и интермолекуларне везе, важне у дефинисању бочних домена и интеракцији. са разним врстама молекула.

Карактеристике

-Сигналинг

Производи метаболизма сфингозина -церамид, сфингозин, сфингосин 1-фосфат и диацилглицерол-, важни су ћелијски ефектори и дају му улогу у више ћелијских функција, као што су апоптоза, развој и старење, ћелијска сигнализација, између осталог.

-Структура

Захваљујући тродимензионалној "цилиндричној" структури сфингомијелина, овај липид може да формира компактније и наредјене мембранске домене, што има важне функционалне импликације са становишта протеина, јер може да успостави специфичне домене за неке интегралне мембранске протеине.

У липидним "сплавовима" и цавеолама

Липидни сплавови, мембранске фазе или наручени микро домени сфинголипида као што су сфингомијелин, неки глицерофосфолипиди и холестерол представљају стабилне платформе за повезивање мембранских протеина са различитим функцијама (рецептори, транспортери итд.).

Цавеолае су инвазије плазма мембране које регрутују протеине са ГПИ сидром и такође су богате сфингомијелином.

Што се тиче холестерола

Холестерол, због своје структурне крутости, значајно утиче на структуру ћелијских мембрана, посебно у аспектима повезаним са флуидношћу, због чега се сматра битним елементом.

Будући да сфингомијелини имају и доноре и акцепторе водоничне везе, верује се да су способни да формирају „стабилније“ интеракције са молекулама холестерола. Из тог разлога се каже да постоји позитивна корелација између нивоа холестерола и сфингомијелина у мембранама.

Синтеза

Синтеза сфингомијелина се дешава у Голгијевом комплексу, где се церамид транспортован из ендоплазматског ретикулума (ЕР) модификује преношењем молекуле фосфохолина из фосфатидилхолина, уз истовремено ослобађање молекуле диацилглицерола. Реакцију катализује СМ синтаза (церамид: фосфатидилхолин фосфохолин трансфераза).

Постоји такође други пут за производњу сфингомијелина који се може догодити преношењем фосфоетаноламина из фосфатидилетаноламина (ПЕ) у церамид, са следећим метилацијом фосфоетаноламина. Сматра се да је ово посебно важно у неким нервним ткивима богатим ПЕ.

Сфингомијелин синтаза налази се на луминалној страни Голгијеве сложене мембране, што је у складу са екстрацитоплазматском локацијом сфингомијелина у већини ћелија.

Због карактеристика поларне групе сфингомијелина и привидног одсуства специфичних транслоказа, тополошка оријентација овог липида зависи од синтезе ензима.

Метаболизам

Деградација сфингомијелина може се јавити и у плазма мембрани и у лизосомима. Хидролиза лизосома до церамида и фосфохолина зависи од киселе сфингомијелиназе, растворљивог лизосомалног гликопротеина чија активност има оптималан пХ око 4,5.

Хидролиза у плазма мембрани катализује сфингомијелиназа која делује на пХ 7,4 и за њен рад су потребни двовалентни јони магнезијума или мангана. Остали ензими који су укључени у метаболизам и рециклирање сфингомијелина налазе се у различитим органелама који се међусобно повезују везикуларним транспортним путевима.

Референце

1. Баренхолз, И. и Тхомпсон, ТЕ (1999). Сфингомијелин: биофизички аспекти. Хемија и физика липида, 102, 29–34.
2. Канфер, Ј. и Хакомори, С. (1983). Спхинголипид Биоцхемистри. (Д. Ханахан, ур.), Приручник за истраживање липида 3 (1. изд.). Пленум Пресс.
3. Ковал, М., и Пагано, Р. (1991). Интрацелуларни транспорт и метаболизам сфингомијелина. Биоцхимиц, 1082, 113-125.
4. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., Мартин, К. (2003). Молекуларна ћелијска биологија (5. изд.). Фрееман, ВХ & Цомпани.
5. Миллат, Г., Цхикх, К., Наурецкиене, С., Слеат, ДЕ, Фенсом, АХ, Хигаки, К.,… Ваниер, МТ (2001). Ниеманн-Пицк болест типа Ц: спектар мутација ХЕ1 и корелације генотипа / фенотипа у групи НПЦ2. Ам. Ј. Хум. Генет. 69, 1013-1021.
6. Рамстедт, Б., Слотте, П. (2002). Мембранска својства сфингомијелина. ФЕБС Писма, 531, 33–37.
7. Слотте, П. (1999). Сфингомијелин - интеракције холестерола у биолошким и моделним мембранама. Хемија и физика липида, 102, 13–27.
8. Ванце, ЈЕ и Ванце, ДЕ (2008). Биохемија липида, липопротеина и мембрана. У новој свеобухватној биохемији, свезак 36 (четврто издање). Елсевиер.