SINGINGOMIELINA: STRUCTURĂ, FUNCȚII, SINTEZĂ ȘI METABOLISM - BIOLOGIE - 2025

Sphingomyelin este cel mai abundent sphingolipids în țesutul animal: este cunoscută în toate membranele celulare studiate până în prezent. Are asemănări structurale cu fosfatidilcolina din punct de vedere al grupului polar al capului, deci este clasificat și ca fosfolipid (fosfosfolipid).

În anii 1880, savantul Johann Thudichum a izolat o componentă lipidică solubilă în eter din țesutul creierului și a numit-o sfingomielină. Ulterior, în 1927, a fost raportată structura acestui sfingolipid sub denumirea de N-acil-sfingosină-1-fosfocolină.

Structura sfingomielinei (Sursa: Jag123 la Wikipedia în engleză, prin Wikimedia Commons)

Ca și celelalte sfingolipide, sfingomielina are atât funcții structurale cât și de semnalizare celulară și este deosebit de abundentă în țesuturile nervoase, în special mielina, o teacă care acoperă și izolează axonii anumitor neuroni.

Distribuția sa a fost studiată prin fracționare subcelulară și experimente de degradare enzimatică cu sfingomielinaze, iar rezultatele indică faptul că mai mult de jumătate din sfingomielina din celulele eucariote se găsește în membrana plasmatică. Totuși, acest lucru depinde de tipul de celulă. În fibroblaste, de exemplu, el reprezintă aproape 90% din totalul lipidelor.

Dezregularea proceselor de sinteză și metabolism ale acestei lipide duce la dezvoltarea de patologii complexe sau lipidoză. Un exemplu în acest sens este boala ereditară Niemann-Pick, caracterizată prin hepatosplenomegalie și disfuncție neurologică progresivă.

Structura

Sfingomielina este o moleculă amfipatică compusă dintr-un cap polar și două cozi apolare. Grupul de cap polar este o moleculă de fosfocolină, deci poate părea similară cu glicerofosfolipida fosfatidilcolină (PC). Cu toate acestea, există diferențe substanțiale în ceea ce privește regiunea interfacială și hidrofobă între aceste două molecule.

Cea mai comună bază într-o moleculă de sfingomielină de mamifer este ceramida, compusă din sfingozină (1,3-dihidroxi-2-amino-4-octadecenă), care are o legătură dublă trans între carbuni în pozițiile 4 și 5 din lanțul de hidrocarburi. Derivația sa saturată, sfinganina, este de asemenea comună, dar se găsește într-o măsură mai mică.

Lungimea cozilor hidrofobe ale sfingomielinei variază de la 16 la 24 de atomi de carbon, iar compoziția acidului gras variază în funcție de țesut.

Sfingomielinele din substanța albă a creierului uman, de exemplu, posedă acid nervonic, cele din substanța cenușie conțin în principal acid stearic, iar forma predominantă în trombocite este arahidonatul.

În general, există o diferență de lungime între cele două lanțuri de acizi grași ai sfingomielinei, care pare să favorizeze fenomenele de „interdigitare” între hidrocarburi în monostraturile opuse. Acest lucru conferă membranei o stabilitate specială și proprietăți particulare în comparație cu alte membrane care sunt mai sărace în acest sfingolipid.

În regiunea interfacială a moleculei, sfingomielina are o grupare amidă și un hidroxil liber la carbonul 3, care poate servi drept donatori de legături de hidrogen și acceptoare pentru legăturile intra- și intermoleculare, importante în definirea domeniilor laterale și interacțiunii. cu diferite tipuri de molecule.

Caracteristici

-Signaling

Produsele metabolismului sfingosinei -ceramidă, sfingosină, sfingosină 1-fosfat și diacilglicerol-, sunt efectori celulari importanți și îi conferă un rol în mai multe funcții celulare, precum apoptoza, dezvoltarea și îmbătrânirea, semnalizarea celulelor, printre altele.

-Structura

Datorită structurii tridimensionale „cilindrice” a sfingomielinei, această lipidă poate forma domenii de membrană mai compacte și ordonate, ceea ce are implicații funcționale importante din punct de vedere proteic, deoarece poate stabili domenii specifice pentru unele proteine ​​de membrană integrală.

În „plute” lipidice și caveolae

Plutele lipidice, fazele membranei sau micro-domeniile comandate ale sfingolipidelor precum sfingomielina, unele glicerofosfolipide și colesterolul reprezintă platforme stabile pentru asocierea proteinelor de membrană cu diverse funcții (receptori, transportatori etc.).

Caveolae sunt invaginații ale membranei plasmatice care recrutează proteine ​​cu ancore GPI și sunt, de asemenea, bogate în sfingomielină.

În ceea ce privește colesterolul

Colesterolul, datorită rigidității structurale, afectează semnificativ structura membranelor celulare, în special în aspecte legate de fluiditate, motiv pentru care este considerat un element esențial.

Deoarece sfingomielinele au atât donatori de legături de hidrogen cât și acceptoare, se crede că sunt capabili să formeze interacțiuni mai „stabile” cu moleculele de colesterol. Din acest motiv, se spune că există o corelație pozitivă între nivelurile de colesterol și sfingomielină din membrane.

Sinteză

Sinteza sfingomielinei are loc în complexul Golgi, unde ceramida transportată din reticulul endoplasmic (ER) este modificată prin transferul unei molecule de fosfocolină din fosfatidilcolină, cu eliberarea concomitentă a unei molecule de diacilglicerol. Reacția este catalizată prin SM sintază (ceramidă: fosfatidilcolină fosfocolină transferază).

Există, de asemenea, o altă cale de producție de sfingomielină care poate apărea prin transferul unei fosfoetanolamine de la fosfatidiletanolamina (PE) la ceramidă, cu metilarea ulterioară a fosfoetanolaminei. Se consideră că acest lucru este deosebit de important în unele țesuturi nervoase bogate în PE.

Sphingomyelin synthase se găsește pe partea luminală a membranei complexului Golgi, care este în concordanță cu locația citoplasmatică suplimentară a sfingomielinei în majoritatea celulelor.

Datorită caracteristicilor grupului polar al sfingomielinei și absenței aparente de translocaze specifice, orientarea topologică a acestei lipide depinde de enzima sintaza.

Metabolism

Degradarea sfingomielinei poate apărea atât în ​​membrana plasmatică, cât și în lizozomi. Hidroliza lizozomică la ceramidă și fosfocolină depinde de sfingomielinaza acidă, o glicoproteină lizozomală solubilă a cărei activitate are un pH optim de aproximativ 4,5.

Hidroliza în membrana plasmatică este catalizată de o sfingomielinază care funcționează la pH 7,4 și care necesită ioni divalenți de magneziu sau mangan. Alte enzime implicate în metabolismul și reciclarea sfingomielinei se găsesc în diferite organele care se conectează între ele prin căile de transport veziculare.

Referințe

1. Barenholz, Y. și Thompson, TE (1999). Singingomielina: aspecte biofizice. Chimie și fizică a lipidelor, 102, 29-34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Biochimia Singingipipidelor. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (ediția I). Plenum Press.
3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Transportul intracelular și metabolismul sfingomielinei. Biochimic, 1082, 113-125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Biologie moleculară celulară (ediția a 5-a). Freeman, WH & Company.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K., … Vanier, MT (2001). Boala Niemann-Pick tip C: spectrul mutațiilor HE1 și corelațiile genotipului / fenotipului din grupul NPC2. Am. J. Hum. Genet. , 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Proprietățile membranelor sfinomielinelor. FEBS Scrisori, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Singingomielina - interacțiuni de colesterol în membranele biologice și model. Chimie și fizică a lipidelor, 102, 13–27.
8. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochimia lipidelor, lipoproteinelor și membranelor. În New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (ediția a 4-a). Elsevier.