Sfingomyelin - Sphingomyelin

Sphingomyelin ( SPH , ˌsfɪŋɡoˈmaɪəlɪn), hayvan hücre zarlarında , özellikle bazı sinir hücresi aksonlarını çevreleyen membranöz miyelin kılıfında bulunan bir sfingolipid türüdür . Genellikle fosfokolin ve seramidden veya bir fosfoetanolamin baş grubundan oluşur; bu nedenle sfingomiyelinler, sfingofosfolipidler olarak da sınıflandırılabilir. İnsanlarda SPH, tüm sfingolipidlerin ~%85'ini temsil eder ve tipik olarak plazma membran lipidlerinin %10-20 mol'ünü oluşturur.

Sphingomyelin ilk olarak 1880'lerde Alman kimyager Johann LW Thudicum tarafından izole edildi . Sfingomyelin yapısı ilk olarak 1927'de N-asil-sfingosin-1-fosforilkolin olarak rapor edilmiştir. Memelilerde sfingomyelin içeriği çoğu dokuda %2 ila %15 arasında değişir ve daha yüksek konsantrasyonlar sinir dokularında, kırmızı kan hücrelerinde ve oküler lenslerde bulunur. Sfingomyelin hücrede önemli yapısal ve fonksiyonel rollere sahiptir. Bir plazma zarı bileşenidir ve birçok sinyal yolunda yer alır. Sfingomyelin metabolizması, hücrede önemli rol oynayan birçok ürün oluşturur.

Fiziksel özellikler

Sfingomiyelin
Siyah: Sfingozin
Kırmızı: Phosphocholin
Mavi: Yağ asidi

Neredeyse silindirik şeklini gösteren sfingomyelin yukarıdan aşağıya görünümü

Kompozisyon

Sfingomyelin bir fosfokolin baş grubu, bir sfingosin ve bir yağ asidinden oluşur . Gliserolden sentezlenmeyen birkaç membran fosfolipidinden biridir. Sfingosin ve yağ asidi topluca bir seramid olarak kategorize edilebilir. Bu bileşim, sfingomiyelinin sinyal yollarında önemli roller oynamasına izin verir: sfingomiyelinin bozunması ve sentezi, sinyal iletimi için önemli ikinci haberciler üretir.

Yumurta veya sığır beyni gibi doğal kaynaklardan elde edilen sfingomyelin, çeşitli zincir uzunluklarında yağ asitleri içerir. Doymuş 16 açil zincirine sahip palmitoylsfingomyelin gibi sabit zincir uzunluğuna sahip sfingomyelin ticari olarak mevcuttur.

Özellikler

İdeal olarak, sfingomiyelin molekülleri bir silindir şeklindedir, ancak birçok sfingomiyelin molekülü önemli bir zincir uyumsuzluğuna sahiptir (iki hidrofobik zincirin uzunlukları önemli ölçüde farklıdır). Sfingomiyelinin hidrofobik zincirleri, diğer fosfolipidlerden çok daha fazla doymuş olma eğilimindedir. Ana iletim faz sıcaklığı sfingomyelinleri membran çift tabakası içinde etki üreten, membranda yan heterojenlik tanıtmak 37 ° This yakınındaki içindeki fosfolipitlerin faz geçiş sıcaklığına kıyasla daha fazladır.

Sfingomyelin, kolesterol ile önemli etkileşimlere girer. Kolesterol, fosfolipidlerde sıvıdan katı faza geçişi ortadan kaldırma yeteneğine sahiptir. Sfingomyelin geçiş sıcaklığının fizyolojik sıcaklık aralıkları içinde olması nedeniyle kolesterol , sfingomyelin fazında önemli bir rol oynayabilir. Sfingomyelin ayrıca moleküller arası hidrojen bağına diğer fosfolipidlerden daha yatkındır.

Konum

Sfingomyelin, düşük miktarlarda bulunabileceği endoplazmik retikulumda (ER) ve trans Golgi'de sentezlenir. Plazma zarında , dışta iç broşürden daha büyük bir konsantrasyonla zenginleştirilmiştir . Golgi kompleksi, trans tarafa doğru biraz daha yüksek konsantrasyonlarla ER ve plazma zarı arasında bir ara ürünü temsil eder.

Metabolizma

sentez

Sfingomiyelinin sentezi, bir fosfokolin'in fosfatidilkolinden bir seramide enzimatik transferini içerir . Sfingomyelin sentezinin ilk kararlı adımı, L-serin ve palmitoil-CoA'nın yoğunlaştırılmasını içerir . Bu reaksiyon serin palmitoiltransferaz tarafından katalize edilir . Bu reaksiyonun ürünü indirgenerek dihidrosfingosin elde edilir. Dihidrosfingosin, bir seramid verecek şekilde N-açilasyona tabi tutulur ve ardından desatürasyona tabi tutulur. Bu reaksiyonların her biri endoplazmik retikulumun sitozolik yüzeyinde meydana gelir . Seramid, sfingomiyeline dönüştürülebileceği Golgi aygıtına taşınır. Sfingomyelin sentaz, seramidden sfingomyelin üretiminden sorumludur. Fosfokolin transfer edildiğinde yan ürün olarak diaçilgliserol üretilir.

Sfingomyelin de novo sentez yolu

bozulma

Sfingomyelin yıkımı, birçok evrensel sinyal yolunun başlatılmasından sorumludur. Sfingomyelinazlar (sfingomyelin spesifik C tipi fosfolipazlar) tarafından hidrolize edilir. Fosfokolin baş grubu sulu ortama salınırken, seramid zardan difüze olur.

İşlev

Zarlar

Birçok sinir hücresi aksonunu çevreleyen ve elektriksel olarak yalıtan membranöz miyelin kılıfı , özellikle sfingomiyelin açısından zengindir, bu da onun sinir liflerinin yalıtkanı olarak rolünü akla getirir. Plazma membranı , büyük ölçüde hücre zarının exoplasmic broşürde bulunabilir olmasına rağmen, diğer hücrelerin, aynı zamanda sfingomiyelin bol miktarda bulunur. Bununla birlikte, zarın iç broşüründe de bir sfingomyelin havuzu olabileceğine dair bazı kanıtlar vardır. Ayrıca, nötral sfingomiyelinaz-2 - içine sfingomiyelin parçalayan bir enzimi seramid - iç yaprakçıkta münhasıran lokalize olduğu tespit edilmiştir, daha da sfingomiyelin mevcutsa olabileceğini düşündürmektedir.

Sinyal iletimi

Sfingomiyelinin işlevi, sinyal iletiminde bir rolü olduğu bulunana kadar belirsiz kaldı . Sfingomiyelinin hücre sinyal yollarında önemli bir rol oynadığı keşfedilmiştir. Sfingomiyelin sentaz 2 tarafından plazma zarında sfingomiyelinin sentezi, bir sinyal kaskadı boyunca geçebilen, yağda çözünen bir ikinci haberci olan diaçilgliserol üretir. Ek olarak, sfingomiyelinin bozulması, apoptotik sinyal yolunda yer alan seramid üretebilir.

apoptoz

Sfingomiyelinin, seramide hidrolize ederek hücre apoptozunda rolü olduğu bulunmuştur . 1990'ların sonlarında yapılan araştırmalar, seramidin apoptoza yol açan çeşitli koşullarda üretildiğini bulmuştur. Daha sonra, bir hücrenin ölüp ölmeyeceğine karar vermede sfingomyelin hidrolizinin ve seramid sinyallemesinin gerekli olduğu varsayıldı. 2000'lerin başında, apoptozda sfingomyelin hidrolizinin yeni bir rolünü tanımlayan ve sadece bir hücrenin ne zaman öldüğünü değil nasıl öldüğünü belirleyen yeni çalışmalar ortaya çıktı. Daha fazla deneyden sonra, sfingomiyelin hidrolizi yolun yeterince erken bir noktasında gerçekleşirse, seramid üretiminin ya hücre ölümünün hızını ve biçimini etkileyebileceği ya da akış aşağı olaylardaki blokları serbest bırakmak için çalışabileceği gösterilmiştir.

Lipid sallar

Sfingomyelin ve diğer sfingolipidler, lipid salları olarak bilinen plazma zarındaki lipid mikro bölgeleri ile ilişkilidir . Lipid salları, lipid moleküllerinin lipid düzenli fazda olmasıyla karakterize edilir ve plazma zarının geri kalanına kıyasla daha fazla yapı ve sertlik sunar. Sallarda asil zincirleri düşük zincir hareketine sahiptir, ancak moleküller yüksek yanal hareketliliğe sahiptir. Bu düzen kısmen sfingolipidlerin daha yüksek geçiş sıcaklığına ve ayrıca bu lipidlerin kolesterol ile etkileşimlerine bağlıdır. Kolesterol, büyük asil zincirlerinin bir sonucu olarak sfingolipidler arasındaki boşluğu doldurabilen nispeten küçük, polar olmayan bir moleküldür. Lipid sallarının, zar ayırma ve kaçakçılığı, sinyal iletimi ve hücre polarizasyonu gibi birçok hücre işleminde yer aldığı düşünülmektedir. Lipid sallarında aşırı sfingomyelin insülin direncine yol açabilir .

Bu mikro alanlardaki spesifik lipit türleri nedeniyle, lipit salları, kendileriyle ilişkili belirli protein türlerini biriktirebilir ve böylece sahip oldukları özel işlevleri artırabilir. Lipid sallarının, hücre apoptozunun kaskadında yer aldığı tahmin edilmektedir.

Anormallikler ve ilişkili hastalıklar

Sfingomiyelin nadir birikebilir kalıtsal olarak anılan hastalık hastalık, Niemann-Pick , tip A ve B. a, genetik olarak miras bir eksikliğinden kaynaklanan hastalık lizozomal enzim asit sfingomiyelinaz içinde sfingomiyelin birikmesine sebep olur, dalak , karaciğer , akciğerler , kemik iliği ve beyin , geri dönüşü olmayan nörolojik hasara neden olur. Sfingomyelinaz içeren iki tipten A tipi bebeklerde görülür. Bu karakterizedir sarılık , büyütülmüş karaciğer ve derin beyin hasarı. Bu tip çocuklar nadiren 18 aydan fazla yaşarlar. Tip B, genellikle ergenlik öncesi yıllarda ortaya çıkan genişlemiş bir karaciğer ve dalağı içerir. Beyin etkilenmez. Çoğu hasta, normal seviyelere kıyasla <%1 normal enzim seviyeleri ile başvurur. Hemolitik bir protein olan lysenin, Niemann-Pick A hastalarının hücrelerinde sfingomyelin tespiti için değerli bir prob olabilir.

Otoimmün hastalık multipl sklerozun (MS) bir sonucu olarak, beyin ve omurilikteki nöronal hücrelerin miyelin kılıfı bozulur ve bu da sinyal iletim yeteneğinin kaybolmasına neden olur. MS hastaları , beyin omurilik sıvısında, özellikle tümör nekroz faktörü alfa'da belirli sitokinlerin yukarı regülasyonu sergiler . Bu, sfingomiyelinin seramide hidrolizini katalize eden bir enzim olan sfingomyelinazı aktive eder; sfingomyelinaz aktivitesi, hücresel apoptoz ile bağlantılı olarak gözlenmiştir.

Kırmızı kan hücresi zarındaki fazla sfingomiyelin ( abetalipoproteinemide olduğu gibi ), kırmızı kan hücresi plazma zarının dış broşüründe aşırı lipid birikimine neden olur . Bu, akantositler olarak adlandırılan anormal şekilli kırmızı hücrelerle sonuçlanır .