Jump to content

Фосфатидилинозит

(Перенаправлено с Фосфоинозитиды )
Фосфатидилинозит

Изображение молекулы фосфатидилинизита с обзором различных отдельных компонентов; Инозитол, фосфат, глицериновая основная цепь, ацильная цепь sn-1, ацильная цепь sn-2. Сделано Матиасом Солли Сандсдаленом на BioRender.com, модифицировано на основе Нью-Джерси Блансома и С. Кокрофта. [ 1 ]
Имена
Название ИЮПАК
[(2R)-3-[гидрокси-[(5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксициклогексил]оксифосфорил]окси-2-октадеканоилоксипропил] (8Z,11Z,14Z,17Z)-икоза-8,11 ,14,17-тетраеноат
Другие имена
  • ПИ
  • PtdIns
Идентификаторы
КЭБ
Лекарственный Банк
Характеристики
С 47 Ч 83 О 13 П
Молярная масса 887,104 г/моль, нейтральные по жирнокислотному составу - 18:0, 20:4
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).

Фосфатидилинозит или инозитолфосфолипид представляет собой биомолекулу . Первоначально его называли «инозитом», когда его обнаружили Леон Макенн и Иоганн Йозеф фон Шерер в конце 19 века. Он был обнаружен у бактерий , но позже также обнаружен у эукариот и оказался сигнальной молекулой .

Биомолекула может существовать в 9 различных изомерах. Это липид , который содержит фосфатную группу , две цепи жирных кислот и одну инозитолового молекулу сахара. Обычно фосфатная группа имеет отрицательный заряд (при физиологических значениях pH ). В результате молекула является амфифильной .

Производство молекулы ограничено эндоплазматической сетью .

История фосфатидилинозитола

[ редактировать ]

Фосфатидилинозит (ФИ) и его производные имеют богатую историю, восходящую к их открытию Иоганном Йозефом фон Шерером. [ 2 ] и Леон Макенн [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] в конце 19 века. Первоначально известный как « инозит » из-за его сладкого вкуса, выделение и характеристика инозитола заложили основу для понимания его циклогексанольной структуры. Работа Теодора Постернака дополнительно прояснила конфигурацию мио-инозитола. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] основная форма, обнаруженная в тканях эукариот. Изучение изомеров инозитола и их физиологических функций выявило сложное взаимодействие в различных организмах.

Этерифицированное присутствие инозитола в липидах , особенно PI, было впервые обнаружено у бактерий , а затем подтверждено у эукариотических организмов такими исследователями, как Клинтон Баллоу. [ 9 ] [ 10 ] и Дэн Браун. [ 11 ] Их новаторская работа установила структуру ФИ и его фосфорилированных форм, проливая свет на их роль в качестве сигнальных молекул . Несмотря на сложность номенклатуры и изомерии инозитолов, современные исследования значительно продвинули понимание их разнообразных функций в клеточной физиологии и сигнальных путях .

Открытие ФИ и его производных, а также их сложной роли в клеточной передаче сигналов знаменует собой важную главу в области биохимии . От ранних исследований структуры инозитола до идентификации его различных изомеров и их физиологических функций, изучение соединений инозитола продолжает открывать новые возможности для понимания клеточных процессов . [ 12 ]

Структура и химия

[ редактировать ]

Фосфатидилинозит (ФИ), также известный как инозитолфосфолипид, представляет собой липид, состоящий из фосфатной группы, двух цепей жирных кислот и одной молекулы инозитола. Он принадлежит к классу фосфатидилглицеридов и обычно встречается в качестве второстепенного компонента на цитозольной стороне мембран эукариотических клеток. Фосфатная группа придает отрицательный заряд молекулам при физиологическом pH. [ 13 ]

ПИ может существовать в девяти различных формах: мио-, цилло-, муко-, эпи-, нео-, алло-, D-хиро-, L-хиро- и цис-инозитол. Эти изомеры широко распространены в биологии и выполняют множество функций, например, вкусовую чувствительность, регулирование уровня фосфатов, метаболический поток , транскрипцию, экспорт и трансляцию мРНК, передачу сигналов инсулина, эмбриональное развитие и реакцию на стресс. Цис-инозитол — единственный изомер, не встречающийся в природе. [ 14 ]

PI демонстрирует амфифильную природу, как с полярными, так и с неполярными областями, благодаря своей глицерофосфолипидной структуре, содержащей глицериновую основную цепь, два неполярных хвоста жирных кислот и фосфатную группу, замещенную полярной головной группой инозитола. [ 15 ]

Фосфоинозитиды

[ редактировать ]

Фосфорилированные формы фосфатидилинозитола (ФИ) называются фосфоинозитидами и играют важную роль в передаче сигналов липидов , передаче сигналов в клетках и транспортировке через мембраны . Инозитоловое кольцо может фосфорилироваться различными киназами по трем, четырем и пяти гидроксильным группам в семи различных комбинациях. Однако две и шесть гидроксильных групп обычно не фосфорилируются из-за стерических затруднений . [ 16 ]

У животных обнаружены все семь вариаций следующих фосфоинозитидов:

Фосфатидилинозитолмонофосфаты:

Фосфатидилинозитолбисфосфаты:

Фосфатидилинозиттрифосфат:

Эти фосфоинозитиды также обнаружены в растительных клетках, за исключением PIP 3 . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Гидролиз

[ редактировать ]

Значение метаболизма фосфатидилинозитола (ФИ) заключается в его роли как потенциального преобразующего механизма, что очевидно из исследований, показывающих гидролиз ФИ, индуцированный гормонами и нейротрансмиттерами. Гидролиз начинается с того, что фермент PI 4-киназа альфа ( PI4Kα ) превращает PI в PI 4-фосфат ( PI4P ), который затем преобразуется в бифосфат PI (4,5) ( PI(4,5)P 2 ) под действием фермента. PI 4-фосфат-5-киназа ( PI4P5K ). PI(4,5)P 2 затем гидролизуется фосфолипазой C ( PLC ) и образует второстепенные мессенджеры, инозитол (1,4,5) трифосфат ( IP 3 ) и диацилглицерин ( DG ). Затем DG фосфорилируется до фосфатидной кислоты ( PA ) с помощью DG-киназы ( DGK ). PA также напрямую производится из фосфатидилхолина ( PC ) с помощью фосфолипазы D ( PLD ). Белки-переносчики липидов облегчают обмен PI и PA между мембранами, обеспечивая их доступность для рецепторных механизмов на плазматической мембране даже в таких органеллах, как митохондрии, неспособных к синтезу PI. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

Изображение процесса гидролиза и биосинтеза на плазматической мембране и эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). Описание цикла ПИ с соответствующими ферментативными процессами и реакциями. Сделано Матиасом Солли Сандсдаленом на BioRender.com, модифицировано на основе Нью-Джерси Блансома и С. Кокрофта. [ 20 ]

Биосинтез

[ редактировать ]

Синтез фосфатидилинозитола (ФИ) ограничен эндоплазматической сетью (ЭР), которая является крупнейшим мембранным компонентом клетки. [ 23 ] Этот сайт также способствует синтезу большинства фосфолипидов, а именно фосфатидилхолина (PC), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилсерина (PS) и триацилглицерина (TG). [ 24 ] Синтез включает серию ферментативных реакций.

Биосинтез и фосфорилирование PI в основном ограничиваются обращенной к цитозолю поверхностью органелл уже резидентными киназами , но не конкретно в ER. de novo Синтез ПИ ацилирования начинается с процесса глицеральдегид-3-фосфата (G-3-P) ферментами GPAT в положении ацильной цепи sn-1 . [ 25 ] Затем за процессом следует второе ацилирование с помощью ферментов LPAAT1, LPAAT2 и LPAAT3, LPAAT, в положении ацильной цепи sn-2 . [ 26 ] Этот двухстадийный процесс ацилирует G-3-P до фосфатидной кислоты (PA).

PA преобразуется в промежуточный CDP-диацилглицерин (CDP-DG) с помощью процесса, называемого CDP-диаглицеринсинтазой. Этот синтез катализируется использованием CDS1 и CDS2 , CDS-ферментов. В конечном ферментативном процессе CDP-DG и инозитол катализируются ферментом PI-синтазой (PIS) и синтезируются в PI. [ 27 ] [ 28 ]

  1. ^ Блансом, Николас Дж.; Кокрофт, Шамшад (2020). «Синтез фосфатидилинозитола в эндоплазматическом ретикулуме» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1865 (1). дои : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . ПМИД   31173893 . S2CID   182948709 .
  2. ^ Шерер, Иоганн Дж. (1850). «О новом виде сахара, добываемом из мышечного мяса». Анна Либиха. Хим . 73 (3): 322. doi : 10.1002/jlac.18500730303 .
  3. ^ Макенн, Леон (1887). «Получение, свойства и состав инозита». Еженедельные отчеты сессий Академии наук . 104 :225-227.
  4. ^ Макенн, Леон (1887). «О свойствах инозита». Еженедельные отчеты сессий Академии наук . 104 :297-299.
  5. ^ Макенн, Леон (1887). «О некоторых производных инозита». Еженедельные отчеты сессий Академии наук . 104 : 1719-1722.
  6. ^ Постернак, Теодор (1942). «Исследование циклита VI серии. Знает конфигурацию мезоинозита, сциллита и инозы, полученной биохимическим путем (сцилло-мс-инозоза)». Хелв. хим. Акта . 25 (4): 746–752. дои : 10.1002/hlca.19420250410 .
  7. ^ Дангшат, Герда (1942). «Ацетонирование и конфигурация мезо-инозитола» . Естественные науки (на немецком языке). 30 (9–10): 146–147. Бибкод : 1942NW.....30..146D . дои : 10.1007/BF01475387 . ISSN   0028-1042 . S2CID   38695213 .
  8. ^ Фалькенбургер, Бьорн Х.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Су, Бюнг-Чанг; Хилле, Бертиль (2010). «ОБЗОР СИМПОЗИУМА: Фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. дои : 10.1113/jphysicalol.2010.192153 . ПМК   2976013 . ПМИД   20519312 .
  9. ^ Пайзер, Фрэнсис Лейн; Баллоу, Клинтон Э. (1959). «Исследования мио-инозитолфосфатов природного происхождения». Журнал Американского химического общества . 81 (4): 915–921. дои : 10.1021/ja01513a040 . ISSN   0002-7863 .
  10. ^ Баллоу, Клинтон Э.; Пайзер, Льюис И. (1959). «СИНТЕЗ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНОГО МИО-ИНОЗИТОЛ-1-ФОСФАТА». Журнал Американского химического общества . 81 (17): 4745. doi : 10.1021/ja01526a074 . ISSN   0002-7863 .
  11. ^ Браун, DM; Кларк, BFC; Письма, Р. (1961). «732. Фосфолипиды. Часть VII. Строение монофосфоинозитида» . Журнал Химического общества (обновленный) : 3774–3779. дои : 10.1039/jr9610003774 . ISSN   0368-1769 .
  12. ^ Ирвин, Робин Ф. (2016). «Краткая история инозитоловых липидов» . Журнал исследований липидов . 57 (11): 1987–1994. дои : 10.1194/jlr.R071712 . ПМК   5087877 . ПМИД   27623846 .
  13. ^ Койман, Эдгар Э.; Кинг, Катрис Э.; Гангода, Махинда; Герике, Арне (13 октября 2009 г.). «Ионизационные свойства фосфатидилинозитолполифосфатов в смешанных модельных мембранах» . Биохимия . 48 (40): 9360–9371. дои : 10.1021/bi9008616 . ISSN   0006-2960 . ПМИД   19725516 .
  14. ^ Томас, Марк П.; Миллс, Стивен Дж.; Поттер, Барри В.Л. (26 января 2016 г.). «Другие» инозитолы и их фосфаты: синтез, биология и медицина (с последними достижениями в химии мио-инозитолов)» . Angewandte Chemie, международное издание . 55 (5): 1614–1650. дои : 10.1002/anie.201502227 . ISSN   1433-7851 . ПМК   5156312 . ПМИД   26694856 .
  15. ^ Хенер, Мариус К.; Бродбек, Урс (1992). «Фосфатидилинозит-гликан-специфическая фосфолипаза D представляет собой амфифильный гликопротеин, который в сыворотке связан с липопротеинами высокой плотности» . Европейский журнал биохимии . 206 (3): 747–757. дои : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb16981.x . ISSN   0014-2956 . ПМИД   1606959 .
  16. ^ Фалькенбургер, Бьёрн Х.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Су, Бён Чанг; Хилле, Бертиль (01 сентября 2010 г.). «ОБЗОР СИМПОЗИУМА: Фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. дои : 10.1113/jphysicalol.2010.192153 . ПМК   2976013 . ПМИД   20519312 .
  17. ^ Мюллер-Робер Б., Пикаль С. (2002). Метаболизм инозитол-фосфолипидов у арабидопсиса. Охарактеризованные и предполагаемые изоформы инозитолфосфолипидкиназы и фосфоинозитид-специфической фосфолипазы C.
  18. ^ Фалькенбургер, Бьёрн Х.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Су, Бён Чанг; Хилле, Бертиль (01 сентября 2010 г.). «ОБЗОР СИМПОЗИУМА: Фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. дои : 10.1113/jphysicalol.2010.192153 . ПМК   2976013 . ПМИД   20519312 .
  19. ^ Табаи, Сейед Р.; Го, Фэн; Рутаганира, Флорентийский университет; Вафаи, Сетаре; Чунг, Ингрид; Шокат, Кеван М.; Гленн, Джеффри С.; Чо, Нам Джун (17 мая 2016 г.). «Многоэтапное композиционное ремоделирование поддерживаемых липидных мембран с помощью межфазно-активных фосфатидилинозитолкиназ» . Аналитическая химия . 88 (10): 5042–5045. дои : 10.1021/acs.analchem.6b01293 . ISSN   0003-2700 . ПМК   5291064 . ПМИД   27118725 .
  20. ^ Jump up to: а б Блансом, Николас Дж.; Кокрофт, Шамшад (2020). «Синтез фосфатидилинозитола в эндоплазматическом ретикулуме» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1865 (1): 158471. doi : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . ПМИД   31173893 . S2CID   182948709 .
  21. ^ Берридж, Майкл Дж. (1981). «Гидролиз фосфатидилмозита: многофункциональный механизм преобразования» . Молекулярная и клеточная эндокринология . 24 (2): 115–140. дои : 10.1016/0303-7207(81)90055-1 . ПМИД   6117490 . S2CID   27566538 .
  22. ^ Иванова, Аделина; Атака-Ададжи, Мир (2023). «Фосфатидилинозит-4,5-бисфосфат и кальций в соединениях ER-PM — сложное взаимодействие простых мессенджеров» . Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1870 (6):119475 doi : 10.1016/j.bbamcr.2023.119475 . ПМИД   37098393 .
  23. ^ Шинк, Кей О.; Тан, Киа-Ви; Стенмарк, Харальд (2016). «Фосфоинозитиды в контроле динамики мембран» . Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 32 (1): 143–171. doi : 10.1146/annurev-cellbio-111315-125349 . ISSN   1081-0706 . ПМИД   27576122 .
  24. ^ Чой, Кристофер Х.; Хан, Бонг-Кван; Ботельо, Роберто Дж. (2017). «Разнообразие, распределение и эффекторная функция фосфоинозитидов: выход за рамки» . Биоэссе . 39 (12). doi : 10.1002/bies.201700121 . ISSN   0265-9247 . ПМИД   28977683 . S2CID   22778474 .
  25. ^ Риджуэй, Нил Д. (2016), «Синтез фосфолипидов в клетках млекопитающих» , Биохимия липидов, липопротеинов и мембран , Elsevier, стр. 209–236, doi : 10.1016/b978-0-444-63438-2.00007-9 , ISBN  978-0-444-63438-2 , S2CID   89265741 , получено 15 февраля 2024 г.
  26. ^ Чаттерджи, Сумья Дип; Чжоу, Хуан; Дасгупта, Рубин; Крамер-Блок, Аннелоэс; Тиммер, Моника; ван дер Стелт, Марио; Уббинк, Марцелл (2021). «Динамика белков влияет на ферментативную активность фосфолипазы А/ацилтрансфераз 3 и 4» . Биохимия . 60 (15): 1178–1190. doi : 10.1021/acs.biochem.0c00974 . ISSN   0006-2960 . ПМЦ   8154263 . ПМИД   33749246 .
  27. ^ Банни, Том Д.; Катан, Матильда (2011). «Регуляция PLC: новые картины молекулярных механизмов» . Тенденции биохимических наук . 36 (2): 88–96. дои : 10.1016/j.tibs.2010.08.003 . ПМИД   20870410 .
  28. ^ Иванова, Аделина; Атака-Ададжи, Мир (2023). «Фосфатидилинозит-4,5-бисфосфат и кальций в соединениях ER-PM — сложное взаимодействие простых мессенджеров» . Биохимия и биофизика Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1870 (6):119475 doi : 10.1016/j.bbamcr.2023.119475 . ПМИД   37098393 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 28b8c05430fbdb2f5555f2298e07ca0a__1721290500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/28/0a/28b8c05430fbdb2f5555f2298e07ca0a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Phosphatidylinositol - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)