Struktur sphingomyelin, fungsi, sintesis dan metabolisme



itu sphingomyelin Ini adalah sphingolipid yang paling melimpah di jaringan hewan: keberadaannya telah terbukti di semua membran sel yang diteliti hingga saat ini. Ini memiliki kesamaan struktural dengan fosfatidilkolin pada kelompok kepala polar, sehingga juga diklasifikasikan sebagai fosfolipid (phosphoesphingolipid).

Pada dekade 1880-an, ilmuwan Johann Thudichum mengisolasi komponen lipid eter yang larut dari jaringan otak dan menamakannya sphingomyelin. Kemudian, pada tahun 1927, struktur sphingolipid ini dilaporkan sebagai N-acyl-sphingosine-1-phosphocholine.

Seperti sphingolipid lainnya, sphingomyelin memiliki fungsi pensinyalan struktural dan seluler, dan terutama berlimpah di jaringan saraf, khususnya di mielin, selubung yang menutupi dan mengisolasi akson dari neuron tertentu.

Distribusi ini telah dipelajari melalui percobaan fraksinasi subseluler dan degradasi enzimatik dengan sphingomyelinases, dan hasilnya menunjukkan bahwa lebih dari setengah sphingomyelin dalam sel eukariotik ditemukan di membran plasma. Namun, itu tergantung pada jenis selnya. Dalam fibroblas, misalnya, ia mewakili hampir 90% dari total lipid.

Deregulasi proses sintesis dan metabolisme lipid ini mengarah pada pengembangan patologi kompleks atau lipidosis. Contohnya adalah penyakit herediter Niemann-Pick, yang ditandai oleh hepatosplenomegali dan disfungsi neurologis progresif.

Indeks

  • 1 Struktur
  • 2 fungsi
    • 2.1 - Pemberian sinyal
    • 2.2 -Struktur
  • 3 Ringkasan
  • 4 Metabolisme
  • 5 Referensi

Struktur

Sphingomyelin adalah molekul amphipathic yang terdiri dari kepala kutub dan dua ekor apolar. Kelompok kepala polar adalah molekul fosfokolin, sehingga mungkin terlihat mirip dengan gliserofosfolipid fosfatidilkolin (PC). Namun, ada perbedaan substansial mengenai wilayah antarmuka dan hidrofobik antara kedua molekul ini.

Basa yang paling umum dalam molekul sphingomyelin mamalia adalah ceramide, terdiri dari sphingosine (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadecene), yang memiliki ikatan rangkap dalam trans antara karbon pada posisi 4 dan 5 dari rantai hidrokarbon. Turunannya yang jenuh, sphinganine, juga umum, tetapi ditemukan dalam proporsi yang lebih kecil.

Panjang ekor hidrofobik sphingomyelin berkisar antara 16 hingga 24 atom karbon dan komposisi asam lemak bervariasi tergantung pada jaringan..

Sphingomyelin dari materi putih otak manusia, misalnya, memiliki asam saraf, yang materi abu-abu terutama mengandung asam stearat, dan bentuk lazim dalam trombosit adalah arakhidonat..

Secara umum, ada perbedaan panjang antara dua rantai asam lemak sphingomyelin, yang tampaknya lebih menyukai fenomena "interdigitasi" antara hidrokarbon di lapisan-lapisan yang berlawanan. Ini memberikan stabilitas khusus dan membran khusus pada membran terhadap membran lain yang lebih buruk dalam sphingolipid ini..

Di daerah antarmuka molekul, sphingomyelin memiliki kelompok amida dan hidroksil bebas dalam karbon 3, yang dapat berfungsi sebagai donor dan akseptor ikatan hidrogen untuk ikatan intra dan antar molekul, penting dalam definisi domain lateral dan interaksi dengan berbagai jenis molekul.

Fungsi

-Signage

Produk-produk metabolisme sphingosine -ceramide, sphingosine, sphingosine 1-phosphate dan diacylglycerol- adalah efektor seluler yang penting dan memberikannya peran dalam berbagai fungsi seluler, seperti apoptosis, perkembangan dan penuaan, pensinyalan sel, antara lain..

-Struktur

Berkat struktur "silindris" tiga dimensi sphingomyelin, lipid ini dapat membentuk domain membran yang lebih padat dan teratur, yang memiliki implikasi fungsional penting dari sudut pandang protein, karena mereka dapat membangun domain spesifik untuk beberapa protein membran integral.

Dalam lipid dan caveolas "rakit"

Rakit lipid, fase membran atau domain sphingolipid yang dipesan mikro seperti sphingomyelin, beberapa gliserofosfolipid dan kolesterol, merupakan platform stabil untuk hubungan protein membran dengan berbagai fungsi (reseptor, transporter, dll.).

Caveolae adalah invaginasi dari membran plasma yang merekrut protein dengan jangkar GPI dan juga kaya akan sphingomyelin.

Sehubungan dengan kolesterol

Kolesterol, karena kekakuan strukturalnya, secara signifikan mempengaruhi struktur membran sel, terutama dalam aspek-aspek yang berkaitan dengan fluiditas, oleh karena itu dianggap sebagai elemen penting.

Karena sphingomyelin memiliki donor dan akseptor ikatan hidrogen, mereka diyakini mampu membentuk interaksi yang lebih "stabil" dengan molekul kolesterol. Inilah sebabnya mengapa dikatakan bahwa ada korelasi positif antara kadar kolesterol dan sphingomyelin dalam membran.

Sintesis

Sintesis sphingomyelin terjadi di kompleks Golgi, di mana ceramide diangkut dari retikulum endoplasma (ER) dimodifikasi oleh transfer molekul fosfokolin dari phosphatidylcholine, dengan pelepasan molekul diacylglycerol secara bersamaan. Reaksi dikatalisis oleh SM synthase (ceramide: phosphatidylcholine phosphocholine transferase).

Ada juga jalur produksi sphingomyelin lain yang dapat terjadi dengan mentransfer phosphoethanolamine dari phosphatidylethanolamine (PE) ke ceramide, dengan metilasi berikutnya phosphoethanolamine. Diperkirakan bahwa ini mungkin sangat penting dalam beberapa jaringan saraf yang kaya PE.

Sphingomyelin synthase ditemukan pada sisi luminal membran kompleks Golgi, yang bertepatan dengan lokasi sitoplasma ekstra sphingomyelin di sebagian besar sel..

Karena karakteristik gugus sphingomyelin dan tidak adanya translocases spesifik, orientasi topologi lipid ini tergantung pada enzim sintase..

Metabolisme

Degradasi sphingomyelin dapat terjadi baik di membran plasma dan di lisosom. Hidrolisis lisosomal menjadi seramid dan fosfokolin tergantung pada sphingomyelinase asam, suatu glikoprotein lisosom yang larut yang aktivitasnya memiliki pH optimum sekitar 4,5.

Hidrolisis dalam membran plasma dikatalisis oleh sphingomyelinase yang bekerja pada pH 7,4 dan membutuhkan magnesium divalen atau ion mangan berfungsi. Enzim lain yang terlibat dalam metabolisme dan daur ulang sphingomyelin ditemukan dalam organel yang berbeda yang terhubung satu sama lain melalui jalur transportasi vesikuler.

Referensi

  1. Barenholz, Y., & Thompson, T. E. (1999). Sphingomyelin: aspek biofisik. Kimia dan Fisika Lipid, 102, 29-34.
  2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Biokimia Sphingolipid. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.). Rapat Pleno.
  3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Transportasi intraseluler dan metabolisme sphingomyelin. Biokimia, 1082, 113-125.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Biologi Sel Molekuler (edisi ke-5). Freeman, W. H. & Company.
  5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, D.E., Fensom, A.H., Higaki, K., ... Vanier, M.T. (2001). Niemann-Pick Disease Tipe C: Spektrum Mutasi HE1 dan Korelasi Genotipe / Fenotip di Grup NPC2. Am J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
  6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Sifat membran sphingomyelin. Surat FEBS, 531, 33-37.
  7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - interaksi kolesterol dalam membran biologis dan model. Kimia dan Fisika Lipid, 102, 13-27.
  8. Vance, J. E., & Vance, D. E. (2008). Biokimia lipid, lipoprotein, dan membran. Dalam New Comprehensive Biokimia Vol. 36 (edisi ke-4). Elsevier.