FOSFATIDYLINOSITOL: STRUKTUR, BILDNING, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den fosfatidylinositol är en fosfolipid familj av glycerofosfolipider eller fosfoglycerider, vilka är närvarande i biologiska membran. Det utgör cirka 10% av det totala fosfolipidinnehållet i en genomsnittlig cell.

Det är vanligt på insidan av plasmamembranet hos många eukaryoter och prokaryoter. Hos däggdjur och andra ryggradsdjur berikar det särskilt hjärncellernas membran; och det var i dessa vävnader som det först observerades av Folch och Wooley 1942.

Klassisk representation av fosfatidylinositol (Källa: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Dess kemiska struktur, liksom strukturen för några av dess fosforylerade derivat, bestämdes av Ballous forskningsgrupp mellan 1959 och 1961.

Det har viktiga strukturella funktioner, relaterade till dess överflöd i membranen, men det är också en viktig källa för andra budbärare som har viktiga konsekvenser i cellulära signalprocesser som utlöses av många och olika specialstimuli.

Dess glykosylerade form deltar i den kovalenta modifieringen av proteiner som gör att de kan binda till membran genom lipidstrukturer som kallas GPI (glykosylfosfatidylinositol) "förankringar".

Strukturera

Liksom de flesta membranlipider är fosfatidylinositol en amfipatisk molekyl, det vill säga det är en molekyl med en hydrofil polär ände och en hydrofob icke-polär ände.

Dess allmänna struktur är baserad på en 1,2-diacylglycerol 3-fosfatskelett, där de två fettsyrakedjorna förestrade vid kolatterna i positionerna 1 och 2 representerar de apolära svansarna och fosfatgruppen fäst vid gruppen " huvud ”, representerar den polära regionen.

Huvudgrupp: inositol

En inositolmolekyl bunden via en fosfodiesterbindning till fosfatgruppen vid kolet vid position 3 i glycerolmolekylen representerar "huvud" -gruppen för denna fosfolipid.

Inositol är ett derivat av cyklohexan som har alla dess kolatomer (6) var och en kopplade till en hydroxylgrupp. Det kan komma från livsmedel som konsumeras i kosten, från de novo-syntesvägen eller från dess egen återvinning. Hjärnceller, såväl som andra vävnader i mindre utsträckning, producerar den från glukos 6-fosfat.

Strukturen för många av fosfatidylinositolderivaten är inget annat än en fosfatidylinositolmolekyl till vilken fosfatgrupper har tillsatts i några av hydroxylgrupperna i inositoldelen.

Apolära svansar

Kolvätskedjorna i de apolära svansarna kan ha varierande längder från 16 till plus eller minus 24 kolatomer, beroende på organismen i fråga.

Dessa kedjor kan vara mättade (kol-kol-enskilda bindningar) eller omättade (kol-kol-dubbelbindningar; enomättade eller fleromättade) och, liksom andra fosfolipider härledda från fosfatidinsyra, den för fettsyran i C2-position för glycerol 3-fosfat det är vanligtvis omättat.

Dessa lipider har vanligtvis fettsyrakedjor motsvarande stearinsyra och arakidonsyra, med 18 respektive 20 kolatomer, en mättad respektive den andra omättad.

Träning

Fosfatidylinositol, liksom andra fosfolipider, bildas av fosfatidinsyra, en enkel fosfolipid vars struktur kännetecknas av två apolära svansar och ett polärt huvud sammansatt endast av fosfatgruppen fäst vid kolet i position 3 i glycerol.

De novo- syntes

För de novo-bildningen av fosfatidylinositol reagerar fosfatidinsyra med CTP (cytidintrifosfat), en molekyl med hög energi som är analog med ATP och bildar CDP-diacylglycerol, som är en vanlig föregångare i fosfatidylinositolvägen och dess derivat av fosfatidylglycerol och difosfatidylglycerol eller kardiolipin.

Reaktionen i fråga katalyseras av enzymet CDP-diacylglycerolsyntas, som har ett dubbelt subcellulärt läge som involverar den mikrosomala fraktionen och det inre mitokondriella membranet.

Fosfatidylinositol uppstår därefter från en kondensationsreaktion mellan en inositolmolekyl och en CDP-diacylglycerolmolekyl som härrör från föregående steg.

Detta steg katalyseras av ett fosfatidylinositolsyntas (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-fosfatidyltransferas), ett enzym associerat med membranet i endoplasmatisk retikulum hos däggdjursceller.

Reaktionen som representerar det begränsande steget i denna process är faktiskt bildningen av inositol från glukos 6-fosfat, som måste ske "uppströms" av den biosyntetiska vägen.

Syntes av dess derivat

De fosforylerade derivat av fosfatidylinositol framställs av en grupp enzymer som kallas fosfatidylinositolkinaser, som är ansvariga för att fästa fosfatgrupper till hydroxylgrupperna i inositoldelen av moderlipiden.

Funktioner

Strukturell

Liksom fosfatidylserin och fosfatidylglycerol tjänar fosfatidylinositol flera funktioner. Det har viktiga strukturella konsekvenser, eftersom det är en del av lipid-tvåskikten som utgör de olika och multifunktionella biologiska membranen.

Många proteiner "binds" till cellmembran genom vad som kallas "GPI-ankare", som inte är något annat än glykosylerade derivat av fosfatidylinositol som ger proteiner ett hydrofobt "ankare" som stöder dem på cellens yta. membran.

Vissa proteiner i cytoskeletten binder till fosforylerade derivat av fosfatidylinositol, och denna typ av lipid fungerar också som en kärna för bildning av proteinkomplex involverade i exocytos.

I cellsignalering

Dess derivat är till exempel andra budbärare i många hormonrelaterade signalprocesser hos däggdjur.

Två av de viktigaste sekundära budbärarna som härstammar från det som har kallats "det hormonkänsliga fosfatidylinositolsystemet" är inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 eller inositoltrifosfat) och diacylglycerol, som uppfyller olika funktioner. ner ”på vattenfallet.

IP3 är involverad i hormonsignaleringskaskaden som används av andra messenger-system, såsom adrenalin.

Inositol är en löslig messenger som utövar sina funktioner i cytosolen, medan diacylglycerol är fettlöslig och förblir bunden i membranet, där den också fungerar som en messenger.

På samma sätt har det i växter fastställts att fosforylerade derivat av fosfatidylinositol också har viktiga funktioner i cellsignaleringskaskader.

referenser

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidylinositolsyntas från däggdjursvävnader. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemi för lipider, lipoproteiner och membran. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4: e upplagan). Elsevier.