Фосфатидилинозитол
![]() | Эта статья может быть слишком технической для большинства читателей, чтобы понять . ( Февраль 2024 г. ) |
![]() Изображение молекулы фосфатидилинизитола с обзором различных сегрегированных компонентов; Инозитол, фосфат, глицерол-обработка, ацильная цепь SN-1, ацильная цепь SN-2.
Сделано Матиас Солли Сэндсдален на Biorender.com, модифицирован из NJ Blunsom и S. Cockcroft. [ 1 ]
| |
Имена | |
---|---|
Имя IUPAC
[(2R) -3- [гидрокси-[(5R) -2,3,4,5,6-пентагидроксициклогексил] oxyphoshoryl] oxy-2-octadecanoyloxypropil] (8Z, 11Z, 14Z, 17Z) -икоса-8,11 , 14,17-тетраоат
| |
Другие имена
| |
Идентификаторы | |
Чеби | |
Наркоман | |
Характеристики | |
C 47 H 83 O 13 P | |
Молярная масса | 887,104 г/моль, нейтральный с составом жирной кислоты - 18: 0, 20: 4 |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
|
Фосфатидилинозитол или инозитол фосфолипид является биомолекулой . Первоначально он назывался «Инозис», когда он был обнаружен Леоном Макунном и Иоганном Джозефом фон Шерером в конце 19 -го века. Он был обнаружен у бактерий, но позже также обнаружено у эукариот , и было обнаружено, что он является сигнальной молекулой .
Биомолекула может существовать в 9 разных изомерах. Это липид , который содержит фосфатную группу , две цепи жирных кислот и одну инозитола молекулу сахара . Как правило, фосфатная группа имеет отрицательный заряд (при физиологических значениях рН ). В результате молекула является амфифильной .
Продукция молекулы ограничена эндоплазматической ретикулумом .
История фопатидилинозитола
[ редактировать ]Фосфатидилинозитол (PI) и его производные имеют богатую историю, начиная с их открытия Иоганна Джозефа фон Шерера [ 2 ] и Леон Манкенн [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] в конце 19 -го века. Первоначально известный как « inosite », основанный на его сладком вкусе, изоляция и характеристика инозитола заложила основу для понимания ее циклогексанол . Работа Theodore Posternak еще больше выяснила конфигурацию мио-иназитола, [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Основная форма, обнаруженная в эукариотических тканях. Изучение изомеров инозитола и их физиологических функций выявило сложное взаимодействие в различных организмах.
Этерифицированное присутствие инозитола у липидов , особенно PI, впервые наблюдалось у бактерий , а затем подтверждено у эукариотических организмов, таких как исследователи, как Клинтон Баллу [ 9 ] [ 10 ] и коричневый. [ 11 ] Их новаторская работа установила структуру PI и его фосфорилированных форм, проливая свет на их роли в качестве сигнальных молекул . Несмотря на сложность номенклатуры и изомерии инозитола, современные исследования значительно продвинули понимание их разнообразных функций в клеточной физиологии и сигнальных путях .
Обнаружение PI и его производных, наряду с их сложными ролями в клеточной передаче сигналов, отмечает значительную главу в области биохимии . От ранних исследований в структуре Инозитола до идентификации его различных изомеров и их физиологических функций, изучение соединений inositol продолжает раскрывать новое понимание клеточных процессов . [ 12 ]
Структура и химия
[ редактировать ]Фосфатидилинозитол (PI), также известный как инозитол фосфолипид, представляет собой липид, состоящий из фосфатной группы, двух цепей жирной кислоты и одной молекулы инозитола. Он принадлежит к классу фосфатидилглицеридов и обычно обнаруживается в качестве незначительного компонента на цитозольной стороне эукариотических клеточных мембран. Фосфатная группа придает отрицательный заряд молекулам при физиологическом рН. [ 13 ]
PI может существовать в девяти различных формах, мио-, Scyllo-, слизистой, эпи-, нео-, алло-, D-хиро-, L-хиро- и цис-инозитол. Эти изомеры распространены в биологии и имеют много функций, например, вкусового сенсорного, регулирования уровней фосфатов, метаболического потока , транскрипции, экспорта и трансляции мРНК, передачи сигналов инсулина, эмбрионального развития и реакции на стресс. CIS-Инозитол является единственным изомером, не найденным естественным образом в природе. [ 14 ]
PI демонстрирует амфифильную природу с полярными и неполярными областями, из-за ее глицерофосфолипидной структуры, содержащей глицериновую основную цепь, два непокориных хвоста жирных кислот и фосфатную группу, заменившую группу полярной головки инозитола. [ 15 ]
Фосфоинозитиды
[ редактировать ]Фосфорилированные формы фосфатидилинозитола (PI) называются фосфоинозитидами и играют важную роль в передаче сигналов липидов , передачи сигналов клеток и переноса мембраны . Инозитоловое кольцо может быть фосфорилировано различными киназами в трех, четырех и пять гидроксильных группах в семи различных комбинациях. Тем не менее, две и шесть гидроксильных групп обычно не фосфорилированы из -за стерического препятствия . [ 16 ]
Все семь вариаций следующих фосфоинозитидов были обнаружены у животных:
Фосфатидилинозитол монофосфаты:
- Фосфатидилинозитол 3-фосфат , также известный как ptdins3 p или pi (3) p
- Фосфатидилинозитол 4-фосфат , также известный как ptdins4 p или pi (4) p
- Фосфатидилинозитол 5-фосфат , также известный как ptdins5 p или pi (5) p
Фосфатидилинозитол бисфосфаты:
- Фосфатидилинозитол 3,4-бисфосфат , также известный как птдины (3,4) р 2 или пи (3,4) стр .
- Фосфатидилинозитол 3,5-бисфосфат , также известный как птдины (3,5) р 2 или пи (3,5) р 2
- Фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат , также известный как птдины (4,5) р 2 , пи (4,5) р 2 или часто просто называют PIP 2
Фосфатидилинозитол трисфосфат:
- Фосфатидилинозитол 3,4,5-трисфосфат , также известный как птдины (3,4,5) стр. 3 или PI (3,4,5) стр .
Эти фосфоинозитиды также обнаружены в растительных клетках, за исключением PIP 3 . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
Гидролиз
[ редактировать ]Значение метаболизма фосфатидилинозитола (PI) заключается в его роли в качестве потенциального механизма преобразования, очевидным из исследований, показывающих гормон и нейротрансмиттер, вызванный гидролизом PI. Гидролиз начинается с фермента Pi 4-киназы альфа-альфа ( PI4Kα ), превращающего PI в PI 4-фосфат ( PI4P ), который затем превращается в PI (4,5) бифосфат ( PI (4,5) P 2 ) ферментом PI 4-фосфат-5-киназа ( PI4P5K ). PI (4,5) P 2 затем гидролизируется фосфолипазой C ( PLC ) и образует вторых мессенджеров, инозитол (1,4,5) трифосфат ( IP 3 ) и диацилглицерин ( DG ). ДГ затем фосфирилинируется в фосфатидную кислоту ( ПА ) с помощью DG -киназы ( DGK ). PA также непосредственно продуцируется из фосфатидилхолина ( ПК ) фосфолипазой D ( PLD ). Белки переноса липидов облегчают обмен PI и PA между мембранами, обеспечивая его доступность для рецепторных механизмов на плазматической мембране, даже у органеллов, таких как митохондрии, не способные к синтезу PI. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

Биосинтез
[ редактировать ]Синтез фосфатидилинозитола (PI ) ограничен эндоплазматическим ретикулумом (ER), который является крупнейшим мембранным компонентом клетки. [ 23 ] Этот сайт также способствует синтезу большинству фосфолипидов, а именно фосфатидилхолина (ПК), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилсерин (PS) и триацилглицерина (TG). [ 24 ] Синтез включает серию ферментативных реакций.
Биосинтез и фосфорилирование PI в основном ограничены цитозольной поверхностью, обращенной к уже жилым киназам , но не на ER. Синтез De novo PI PI начинается с ацилированного процесса глицеральдегида-3-фосфата (G-3-P) ферментами GPAT в положении ацильной цепи SN-1 . [ 25 ] Затем за процессом следует второе ацилирование с ферментами LPAAT1, LPAAT2 и LPAAT3, LPAAT, в SN-2 . положении ацильной цепи [ 26 ] Этот двойной шаг процесс ацилирует G-3-P до фосфатидной кислоты (PA).
PA преобразуется в промежуточный CDP-диацилглицерин (CDP-DG) с помощью процесса, называемого CDP-диаглицерол-синтазой. Этот синтез катализируется использованием CDS1 и CDS2 , CDS-ферментов. В последнем ферментативном процессе CDP-DG и Inositol катализируются ферментом Piсинтазой (PIS) и синтезируются в PI. [ 27 ] [ 28 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Blunsom, Nicholas J.; Коккрофт, Шамшад (2020). «Синтез фосфатидилинозитола в эндоплазматической ретикулуме» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1865 (1). doi : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . PMID 31173893 . S2CID 182948709 .
- ^ Шерер, Иоганн Дж. (1850). «О новом типе сахара, полученного из мышечного мяса». Либигс Энн. Химический 73 (3): 322. doi : 10.1002/jlac.185007303 .
- ^ Макуен, Леон (1887). «Подготовка, право собственности и конституция. Еженедельные сообщения о сессиях Академии наук . 104 : 225-227.
- ^ Макуен, Леон (1887). «О свойствах Инозой». Еженедельные сообщения о сессиях Академии наук . 104 : 297-299.
- ^ Макуен, Леон (1887). «На некоторых производных Инозой». Еженедельные сообщения о сессиях Академии наук . 104 : 1719-1722.
- ^ Посттернак, Теодор (1942). «Исследования в серии VI Cyclites. SUT Конфигурация мезоинозита, Scyllite и Inososis, полученного по биохимическим путям (Scyllo-MS-Inosose)». Хельв Чим. Акт . 25 (4): 746-752. Doi : 10.1002/hlca.19420250410 .
- ^ Данкшат, Герда (1942). «Ацетонизация и конфигурация мезоназой» . Естественные науки (на немецком языке). 30 (9-10): 146–147. Bibcode : 1942nw ..... 30..146d . Doi : 10.1007/bf01475387 . ISSN 0028-1042 . S2CID 38695213 .
- ^ Falkenburger, Björn H.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010). «Обзор симпозиума: фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. doi : 10.1113/jphysiol.2010.192153 . PMC 2976013 . PMID 20519312 .
- ^ Пизер, Фрэнсис Лейн; Баллу, Клинтон Э. (1959). «Исследования на мио-инозитол фосфаты естественного происхождения». Журнал Американского химического общества . 81 (4): 915–921. doi : 10.1021/ja01513a040 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Ballou, Clinton E.; Пизер, Льюис И. (1959). «Синтез оптически активного мио-инозитола 1-фосфата». Журнал Американского химического общества . 81 (17): 4745. DOI : 10.1021/JA01526A074 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Браун, DM; Кларк, BFC; Письма, Р. (1961). «732. Фосфолипиды. Часть VII. Структура монофосфоинозитида» . Журнал химического общества (возобновление) : 3774–3779. doi : 10.1039/jr9610003774 . ISSN 0368-1769 .
- ^ Ирвин, Робин Ф. (2016). «Короткая история инозитольных липидов» . Журнал липидных исследований . 57 (11): 1987–1994. doi : 10.1194/jlr.r071712 . PMC 5087877 . PMID 27623846 .
- ^ Kooijman, Edgar E.; Кинг, Катрис Э.; Гангода, Махинда; ГИРЕК, Арне (2009-10-13). «Свойства ионизации полифосфатов фосфатидилинозитол в смешанных модельных мембранах» . Биохимия . 48 (40): 9360–9371. doi : 10.1021/bi9008616 . ISSN 0006-2960 . PMID 197255516 .
- ^ Томас, Марк П.; Миллс, Стивен Дж.; Поттер, Барри В.Л. (2016-01-26). «Инозитолы и их фосфаты: синтез, биология и медицина (с недавними достижениями в химии мио -анозитола)» . Angewandte Chemie International Edition . 55 (5): 1614–1650. doi : 10.1002/anie.201502227 . ISSN 1433-7851 . PMC 5156312 . PMID 26694856 .
- ^ Хоенер, Мариус С.; Бродбек, Урс (1992). «Фосфатидилинозитол-гликан-специфическая фосфолипаза D представляет собой амфифильный гликопротеин, который в сыворотке связан с липопротеинами высокой плотности» . Европейский журнал биохимии . 206 (3): 747–757. doi : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb16981.x . ISSN 0014-2956 . PMID 1606959 .
- ^ Falkenburger, Björn H.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010-09-01). «Обзор симпозиума: фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. doi : 10.1113/jphysiol.2010.192153 . PMC 2976013 . PMID 20519312 .
- ^ Muller-Roeber B, Pical C (2002). Инозитол фосфолипидный метаболизм у арабидопсиса. Характеризованные и предполагаемые изоформы инозитолфосфолипидкиназы и фосфоинозитид-специфической фосфолипазы C.
- ^ Falkenburger, Björn H.; Дженсен, Джилл Б.; Диксон, Имонн Дж.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010-09-01). «Обзор симпозиума: фосфоинозитиды: липидные регуляторы мембранных белков: фосфоинозитиды инструктируют мембранные белки» . Журнал физиологии . 588 (17): 3179–3185. doi : 10.1113/jphysiol.2010.192153 . PMC 2976013 . PMID 20519312 .
- ^ Tabaei, Seyed R.; Го, фэн; Рутаганира, Флорентийский U.; Vafaei, Setareh; Чун, Ингрид; Shokat, Kevan M.; Гленн, Джеффри С.; Чо, Нам-Джун (2016-05-17). «Многоэтажное ремоделирование композиционных липидных мембран межфазными активными фосфатидилинозитолкиназами» . Аналитическая химия . 88 (10): 5042–5045. doi : 10.1021/acs.analchem.6b01293 . ISSN 0003-2700 . PMC 5291064 . PMID 27118725 .
- ^ Jump up to: а беременный Blunsom, Nicholas J.; Коккрофт, Шамшад (2020). «Синтез фосфатидилинозитола в эндоплазматической ретикулуме» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1865 (1): 158471. DOI : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . PMID 31173893 . S2CID 182948709 .
- ^ Берридж, Майкл Дж. (1981). «Гидролиз фосфатидилдмозитола: многофункциональный механизм преобразования» . Молекулярная и клеточная эндокринология . 24 (2): 115–140. doi : 10.1016/0303-7207 (81) 90055-1 . PMID 6117490 . S2CID 27566538 .
- ^ Иванова, Аделина; Атакпа-Ададжи, мир (2023). PM - сложное взаимодействие простых мессенджеров» «Фосфатидилиностал 4,5 -бисфосфат и кальций в перекрестках ER - Biochimica et Biophysica Acta (BB) - исследования молекулярных клеток 1870 (6): 119475. DOI : 10.1016/ j.bmcr.2023.119475 37098393PMID
- ^ Шинк, Кей О.; Тан, Киа-Уи; Стенмарк, Харальд (2016). «Фосфоинозитиды в контроле мембранной динамики» . Ежегодный обзор биологии клеток и развития . 32 (1): 143–171. doi : 10.1146/annurev-cellbio-111315-125349 . ISSN 1081-0706 . PMID 27576122 .
- ^ Чой, Кристофер Х.; Хан, Бонг-Кван; Botelho, Roberto J. (2017). «Разнообразие, распределение и эффекторную функцию фосфоинозитида: выходить из коробки» . Биологии . 39 (12). doi : 10.1002/bies.201700121 . ISSN 0265-9247 . PMID 28977683 . S2CID 22778474 .
- ^ Ridgway, Neale D. (2016), «Синтез фосфолипидов в клетках млекопитающих» , Биохимия липидов, липопротеинов и мембран , Elsevier, pp. 209–236, doi : 10.1016/b978-0-444-63438-2.007-9 , ISBN 978-0-444-63438-2 , S2CID 89265741 , получен 2024-02-15
- ^ Chatterjee, Soumya Deep; Чжоу, Хуан; Дасгупта, Рубин; Cramer-Blok, Anneloes; Тиммер, Моника; Ван дер Стелт, Марио; Ubbink, Marcellus (2021). «Динамика белка влияет на ферментативную активность фосфолипазы A/ацилтрансферазы 3 и 4» . Биохимия . 60 (15): 1178–1190. doi : 10.1021/acs.biochem.0c00974 . ISSN 0006-2960 . PMC 8154263 . PMID 33749246 .
- ^ Банни, Том Д.; Катан, Матильда (2011). «Регуляция ПЛК: новые изображения для молекулярных механизмов» . Тенденции в биохимических науках . 36 (2): 88–96. doi : 10.1016/j.tibs.2010.08.003 . PMID 20870410 .
- ^ Иванова, Аделина; Атакпа-Ададжи, мир (2023). PM - сложное взаимодействие простых мессенджеров» «Фосфатидилиностал 4,5 -бисфосфат и кальций в перекрестках ER - Biochimica et Biophysica Acta (BB) - исследования молекулярных клеток 1870 (6): 119475. DOI : 10.1016/ j.bmcr.2023.119475 37098393PMID
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Фосфатидилинозитолы в Национальной медицине Медицинской библиотеки США ( Mesh)
- Фосфатидилинозитол в липидной библиотеке