Фосфатидилетаноламин (ПЕ) је глицерофосфолипид абунданде у плазма мембранама прокариота. Супротно томе, у еукариотским ћелијским мембранама ово је други најбројнији глицерофосфолипид на унутрашњој страни плазма мембране након фосфатидилхолина.
Упркос обиљу фосфатидилетаноламина, његово обиље не зависи само од врсте ћелије већ и одељка и тренутка специфичног животног циклуса ћелије који се разматра.
Молекул фосфатидилетаноламина
Биолошке мембране су баријере које дефинишу ћелијске организме. Они имају не само функције заштите и изолације, већ су кључни и за успостављање протеина којима је за оптимално функционисање потребно хидрофобно окружење.
И еукариоти и прокариоти имају мембране састављене углавном од глицерофосфолипида и у мањој мери сфинголипиди и стероли.
Глицерофосфолипиди су амфипатски молекули структуирани на леђима Л-глицерола који се естерификују на позицијама сн-1 и сн-2 помоћу две масне киселине различите дужине и степена засићења. У хидроксилу сн-3 положаја он се естерификује фосфатном групом, на коју се заузврат могу повезати различите врсте молекула које стварају различите класе глицерофосфолипида.
У ћелијском свету постоји велики број глицерофосфолипида, међутим најзаступљенији су фосфатидилхолин (ПЦ), фосфатидилетаноламин (ПЕ), фосфатидилсерин (ПС), фосфатидилинозитол (ПИ), фосфатидинска киселина (ПА), фосфатидил (фосфатидил) кардиолипин (ЦЛ).
Структура
Баер и др. Открили су структуру фосфатидилетаноламина 1952. Како је експериментално утврђено за све глицерофосфолипиде, фосфатидилетаноламин је састављен од молекула глицерола, естерификованог на позицијама сн-1 и сн-2 са киселинским ланцима масноће са између 16 и 20 атома угљеника.
Масне киселине естерификоване у сн-1 хидроксилу су углавном засићене (без двоструких веза) максималне дужине од 18 атома угљеника, док су ланци повезани у сн-2 положају дужи и са једном или више незасићења ( двоструке везе).
Степен засићености ових ланаца доприноси еластичности мембране, што има велики утицај на убацивање и секвестрацију протеина у двослоју.
Фосфатидилетаноламин сматра се не-ламеларним глицерофосфолипидом, јер има конични геометријски облик. Овај облик је дат малом величином његове поларне групе или „главе“, у односу на ланце масних киселина који садрже хидрофобне „репове“.
"Глава" или поларна група фосфатидилетаноламина има звиттерионски карактер, односно има групе које се под одређеним пХ условима могу позитивно и негативно набити.
Ова карактеристика омогућава му везање водоника са великим бројем аминокиселинских остатака, а његова расподјела набоја је суштинска одредница за топологију домена многих протеина интегралне мембране.
Биосинтеза
У еукариотским ћелијама синтеза структурних липида је географски ограничена, а главно место биосинтезе је ендоплазматски ретикулум (ЕР) и у мањој мери Голгијев апарат.
Постоје четири независна биосинтетска путања за производњу фосфатидилетаноламина: (1) пут ЦДП-етаноламина, такође познат као Кеннеди пут; (2) пут ПСД за фосфатидилсерин (ПС) декарбоксилацију; (3) ацилација лизо-ПЕ и (4) реакције промене базе поларне групе других глицерофосфолипида.
Кеннеди Роуте
Биосинтеза фосфатидилетаноламина овим путем је ограничена на ЕР и показано је да је у ћелијама јетре главни хрчак главни пут производње. Састоји се од три узастопна ензимска корака катализирана од стране три различита ензима.
У првом кораку, фосфоетаноламин и АДП се стварају захваљујући деловању етаноламин киназе, која катализује фосфорилацију етаноламина у зависности од АТП-а.
За разлику од биљака, ни сисари ни квасци нису способни да производе овај супстрат, па га треба конзумирати у исхрани или добити из деградације постојећих молекула фосфатидилетаноламина или сфингозина.
Фосфоетаноламин користи ЦТП: фосфоетаноламин цитидилтрансфераза (ЕТ) за формирање високоенергетског једињења ЦДП: етаноламина и неорганског фосфата.
1,2-диацилглицерол етаноламин-фосфотрансфераза (ЕТП) користи енергију садржану у ЦДП-етаноламинској вези да ковалентно веже етаноламин у молекулу дијациглицерола у који је убачен мембрана, стварајући фосфатидилетаноламин.
Рута ПСД
Ова рута делује и код прокариота и код квасца и сисара. Код бактерија се јавља у плазма мембрани, али се у еукариотама јавља у пределу ендоплазматског ретикулума који је уско повезан са митохондријском мембраном.
Код сисара пут катализује један ензим, фосфатидилсерин декарбоксилаза (ПСД1п), који је уграђен у митохондријску мембрану, чији ген је кодиран нуклеусом. Реакција укључује декарбоксилацију ПС у фосфатидилетаноламин.
Преостала два пута (ПЕ-лизо ацилација и промена калцијума зависна од поларне групе) јављају се у ендоплазматском ретикулуу, али не доприносе значајно укупној производњи фосфатидилетаноламина у еукариотским ћелијама.
Карактеристике
Глицерофосфолипиди имају три главне функције у ћелији, међу којима се истичу структурне функције, складиштење енергије и ћелијска сигнализација.
Фосфатидилетаноламин је повезан са учвршћивањем, стабилизацијом и савијањем протеина више мембрана, као и са променом конформације неопходним за функцију многих ензима.
Постоје експериментални докази који предлажу фосфатидилетаноламин као кључни глицерофосфолипид у касној фази телофазе, током формирања контрактилног прстена и успостављања фрагмопласта који омогућава поделу мембране двеју кћерских ћелија.
Такође има важну улогу у свим процесима фузије и фисије (спајања и одвајања) мембране мембране и ендоплазматског ретикулума и Голгијевог апарата.
У Е. цоли је показано да је фосфатидилетаноламин неопходан за правилно савијање и функцију ензима лактоза пермеазе, због чега се сугерише да игра улогу молекулског „цхаперона“.
Фосфатидилетаноламин је главни давалац молекуле етаноламина неопходног за пост-транслацијску модификацију бројних протеина, као што су ГПИ сидра.
Овај глицерофосфолипид је претеча бројних молекула са ензиматском активношћу. Надаље, молекули изведени из његовог метаболизма, као и диацилглицерол, фосфатидинска киселина и неке масне киселине, могу дјеловати као други гласници. Уз то, важан је супстрат за производњу фосфатидилхолина.
Референце
- Броуверс, ЈФХМ, Вернооиј, ЕААМ, Тиеленс, АГМ и ван Голде, ЛМГ (1999). Брзо одвајање и идентификација молекулских врста фосфатидилетаноламина. Јоурнал оф Липид Ресеарцх, 40 (1), 164–169. Опоравак од јлр.орг
- Цалзада, Е., МцЦаффери, ЈМ, и Цлаипоол, СМ (2018). Фосфатидилетаноламин произведен у унутрашњој митохондријалној мембрани је неопходан за цитохром бц1 сложену функцију квасца 3. БиоРкив, 1, 46.
- Цалзада, Е., Онгука, О., и Цлаипоол, СМ (2016). Метаболизам фосфатидилетаноламина у здрављу и болести. Међународни преглед ћелијске и молекуларне биологије (вол. 321). Елсевиер Инц.
- Гибеллини, Ф., Смитх, ТК (2010). Кеннеди пут-ново синтеза фосфатидилетаноламина и фосфатидилхолина. ИУБМБ Лифе, 62 (6), 414–428.
- Хараиама, Т., и Риезман, Х. (2018). Разумевање разноликости липидног састава мембране. Натуре Ревиевс Молецулар Целл Биологи, 19 (5), 281–296.
- Луцкеи, М. (2008). Мембранска структурна биологија: са биохемијским и биофизичким основама. Цамбрудге Университи Пресс. Опоравак са цамбрудге.орг
- Седдон, ЈМ, Цевц, Г., Каие, РД, и Марсх, Д. (1984). Студија дифракције рендгенских зрака о полиморфизму хидратизираних диацил- и диалкилфосфатидилетаноламинима. Биоцхемистри, 23 (12), 2634-2644.
- Сендецки, АМ, Поитон, МФ, Бактер, АЈ, Ианг, Т., & Цремер, ПС (2017). Подржани Липидни двојац са фосфатидилетаноламином као главном компонентом. Лангмуир, 33 (46), 13423–13429.
- ван Меер, Г., Воелкер, ДР, и Феигненсон, ГВ (2008). Мембрански липиди: где су и како се понашати. Натуре Ревиевс, 9, 112-124.
- Ванце, ЈЕ (2003). Молекуларна и ћелијска биологија метаболизма фосфатидилсерина и фосфатидилетаноламина. У К. Молдаве (ур.), Прогресс Нуцлеиц Ацид Ресеарцх анд Молецулар Биологи (стр. 69-111). Академска штампа.
- Ванце, ЈЕ (2008). Фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин у ћелијама сисара: два метаболично повезана аминофосфолипида. Јоурнал оф Липид Ресеарцх, 49 (7), 1377-1387.
- Ванце, ЈЕ и Тассева, Г. (2013). Формирање и функција фосфатидилсерина и фосфатидилетаноламина у ћелијама сисара. Биоцхимица ет Биопхисица Ацта - Молекуларна и ћелијска биологија липида, 1831 (3), 543–554.
- Ваткинс, СМ, Зху, Кс. и Зеисел, СХ (2003). Активност фосфатидилетаноламина-Н-метилтрансферазе и прехрамбени холин регулишу липидни ток јетре и плазме и метаболизам есенцијалних масних киселина у мишева. Часопис за исхрану, 133 (11), 3386–3391.