PHOSPHATIDYLINOSITOL: STRUKTUR, PEMBENTUKAN, FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The phosphatidylinositol adalah keluarga phospholipid daripada glycerophospholipids atau phosphoglycerides, yang hadir dalam membran biologi. Ini merangkumi sekitar 10% dari jumlah kandungan fosfolipid dalam sel rata-rata.

Sering terjadi pada bahagian dalam membran plasma banyak eukariota dan prokariota. Pada mamalia dan vertebrata lain, terutamanya memperkaya membran sel otak; dan dalam tisu inilah yang pertama kali diperhatikan oleh Folch dan Wooley pada tahun 1942.

Perwakilan klasik fosfatidilinositol (Sumber: NEUROtiker melalui Wikimedia Commons)

Struktur kimianya, serta beberapa turunannya yang terfosforilasi, ditentukan oleh kumpulan penyelidikan Ballou antara tahun 1959 dan 1961.

Ia mempunyai fungsi struktur yang penting, berkaitan dengan banyaknya membran, tetapi juga merupakan sumber utusan kedua yang penting yang mempunyai implikasi penting dalam proses isyarat selular yang dipicu oleh rangsangan khas yang banyak dan beragam.

Bentuk glikosilasinya berpartisipasi dalam modifikasi protein kovalen yang memungkinkan mereka mengikat pada membran melalui struktur lipid yang disebut "jangkar" GPI (glycosylphosphatidylinositol).

Struktur

Seperti kebanyakan lipid membran, fosfatidilinositol adalah molekul amphipathic, iaitu molekul dengan hujung polar hidrofilik dan hujung bukan polar hidrofobik.

Struktur amnya didasarkan pada tulang belakang 3-fosfat 1,2-diasil gliserol, di mana dua rantai asid lemak yang diesterifikasi pada karbon pada kedudukan 1 dan 2 mewakili ekor apolar, dan kumpulan fosfat, melekat pada kumpulan " kepala ”, mewakili kawasan kutub.

Kumpulan ketua: inositol

Molekul inositol yang dilampirkan melalui ikatan fosfodiester ke kumpulan fosfat pada karbon pada kedudukan 3 molekul gliserol mewakili kumpulan "kepala" fosfolipid ini.

Inositol adalah turunan sikloheksana yang mempunyai semua atom karbonnya (6) masing-masing dihubungkan dengan kumpulan hidroksil. Ini boleh berasal dari makanan yang dimakan dalam diet, dari jalan sintesis de novo, atau dari kitar semula sendiri. Sel otak, serta tisu lain pada tahap yang lebih rendah, menghasilkannya dari glukosa 6-fosfat.

Struktur banyak derivatif fosfatidilinositol tidak lebih dari molekul fosfatidilinositol yang kumpulan fosfat telah ditambahkan dalam beberapa kumpulan hidroksil bahagian inositol.

Ekor apolar

Rantai hidrokarbon dari ekor apolar boleh mempunyai panjang yang berbeza-beza dari 16 hingga plus atau tolak 24 atom karbon, bergantung pada organisma yang dimaksudkan.

Rantai ini boleh menjadi tepu (ikatan tunggal karbon-karbon) atau tak jenuh (ikatan berganda karbon-karbon; tak jenuh tunggal atau tak jenuh ganda) dan, seperti fosfolipid lain yang berasal dari asid fosfatidat, asid lemak dalam kedudukan C2 gliserol 3-fosfat biasanya tidak tepu.

Lipid ini biasanya mempunyai rantai asid lemak yang sepadan dengan asid stearat dan asid arakidonat, masing-masing terdiri daripada 18 dan 20 atom karbon, satu tepu dan yang lain tidak tepu.

Latihan

Phosphatidylinositol, seperti fosfolipid lain, terbentuk dari asid fosfatidik, fosfolipid sederhana yang strukturnya dicirikan oleh dua ekor apolar dan kepala kutub yang hanya terdiri daripada kumpulan fosfat yang melekat pada karbon pada kedudukan 3 gliserol.

Sintesis de novo

Untuk pembentukan fosfatidilinositol de novo, asid fosfatidik bertindak balas dengan CTP (sitidin trifosfat), molekul bertenaga tinggi yang serupa dengan ATP, dan membentuk CDP-diacylglycerol, yang merupakan pendahulu biasa dalam jalur fosfatidilinositol dan turunannya, dari phosphatidylglycerol dan diphosphatidylglycerol atau cardiolipin.

Reaksi yang dimaksudkan dikatalisis oleh enzim CDP-diacylglycerol synthase, yang mempunyai lokasi subselular ganda yang melibatkan pecahan mikrosom dan membran mitokondria dalam.

Fosfatidilinositol kemudiannya timbul daripada tindak balas pemeluwapan antara molekul inositol dan molekul CDP-diacylglycerol yang dihasilkan dari langkah sebelumnya.

Langkah ini dikatalisis oleh synthase phosphatidylinositol (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-phosphatidyl transferase), enzim yang berkaitan dengan membran retikulum endoplasma sel mamalia.

Tindak balas yang mewakili langkah membatasi proses ini sebenarnya adalah pembentukan inositol dari glukosa 6-fosfat, yang mesti berlaku "hulu" dari jalur biosintetik.

Sintesis terbitannya

Derivatif fosforilasi fosfatidilinositol dihasilkan oleh sekumpulan enzim yang disebut fosfatidilinositol kinase, yang bertanggungjawab untuk melampirkan kumpulan fosfat ke kumpulan hidroksil bahagian inositol lipid induk.

ciri-ciri

Struktural

Seperti phosphatidylserine dan phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol berfungsi pelbagai fungsi. Ia mempunyai implikasi struktur yang penting, kerana ia adalah bahagian dari lapisan lipid yang membentuk membran biologi yang berbeza dan pelbagai fungsi.

Banyak protein "mengikat" ke membran sel melalui apa yang disebut "sauh GPI", yang tidak lebih daripada turunan glikosilasi fosfatidilinositol yang menyediakan protein dengan "jangkar" hidrofobik yang menyokongnya di permukaan sel. membran.

Sebilangan protein sitoskeleton mengikat turunan fosforilasi fosfatidilinositol, dan jenis lipid ini juga berfungsi sebagai inti untuk pembentukan kompleks protein yang terlibat dalam eksositosis.

Dalam isyarat sel

Turunannya, misalnya, adalah utusan kedua dalam banyak proses isyarat berkaitan hormon pada mamalia.

Dua utusan sekunder paling penting yang berasal dari apa yang telah disebut "sistem fosfatidilinositol sensitif hormon" adalah inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 atau inositol trifosfat) dan diacylglycerol, yang memenuhi pelbagai fungsi. turun ”di air terjun.

IP3 terlibat dalam lata isyarat hormon yang digunakan oleh sistem pesanan kedua seperti adrenalin.

Inositol adalah utusan larut yang menjalankan fungsinya di sitosol, sedangkan diasilgliserol larut dalam lemak dan tetap terikat dalam membran, di mana ia juga berfungsi sebagai utusan.

Dengan cara yang sama, pada tanaman telah ditentukan bahawa derivatif fosforilasi fosfatidilinositol juga mempunyai fungsi penting dalam lata isyarat sel.

Rujukan

1. Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol synthase dari tisu mamalia. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofizik. Akhbar Universiti Cambridge.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Ilustrasi Harper (edisi ke-28). Perubatan McGraw-Hill.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (edisi ke-5).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokimia lipid, lipoprotein dan membran. Dalam Biokimia Komprehensif Baru Vol. 36 (edisi ke-4). Elsevier.