Fosfatidiletanolamin (PE) prokaryotlar plazma zarlarında bulunan bir gliserofosfolipid abundande olup. Aksine, ökaryotik hücre zarlarında bu, fosfatidilkolinden sonra plazma zarının iç yüzünde en bol bulunan ikinci gliserofosfolipiddir.
Fosfatidiletanolamin bolluğuna rağmen, bolluğu sadece hücre tipine değil, aynı zamanda bölmeye ve dikkate alınan spesifik hücre yaşam döngüsünün anına da bağlıdır.
Fosfatidiletanolamin molekülü
Biyolojik zarlar, hücresel organizmaları tanımlayan engellerdir. Yalnızca koruma ve izolasyon işlevlerine sahip olmakla kalmazlar, aynı zamanda optimum işlevleri için hidrofobik bir ortam gerektiren proteinlerin oluşturulmasında da kilit rol oynarlar.
Hem ökaryotlar hem de prokaryotlar, esas olarak gliserofosfolipidlerden ve daha az ölçüde sfingolipidlerden ve sterollerden oluşan zarlara sahiptir.
Gliserofosfolipidler, bir L-gliserol omurgası üzerinde yapılandırılmış amfipatik moleküllerdir ve sn-1 ve sn-2 pozisyonlarında, değişen uzunluk ve doyma derecelerine sahip iki yağ asidi ile esterlenirler. Sn-3 pozisyonunun hidroksilinde, bir fosfat grubu tarafından esterleştirilir, buna karşılık, çeşitli gliserofosfolipid sınıflarına yol açan farklı tipte moleküller bağlanabilir.
Hücresel dünyada çok çeşitli gliserofosfolipidler vardır, ancak en çok bulunanları fosfatidilkolin (PC), fosfatidiletanolamin (PE), fosfatidilserin (PS), fosfatidilinositol (PI), fosfatidik asit (PA), fosfatidilgliserol (PG) ve kardiyolipin (CL).
yapı
Fosfatidiletanolaminin yapısı, Baer ve arkadaşları tarafından 1952 yılında keşfedilmiştir. Tüm gliserofosfolipidler için deneysel olarak belirlendiği gibi, fosfatidiletanolamin, asit zincirleri ile sn-1 ve sn-2 pozisyonlarında esterlenmiş bir gliserol molekülünden oluşur. 16 ila 20 karbon atomlu yağlı.
Sn-1 hidroksilde esterlenen yağ asitleri genellikle maksimum 18 karbon atomlu doymuş (çift bağlar olmadan) iken sn-2 konumunda bağlanan zincirler daha uzun ve bir veya daha fazla doymamışlık ( çift bağlar).
Bu zincirlerin doygunluk derecesi, iki tabakadaki proteinlerin sokulması ve tutulması üzerinde büyük bir etkiye sahip olan zarın esnekliğine katkıda bulunur.
Fosfatidiletanolamin, konik geometrik bir şekle sahip olduğu için lamel olmayan bir gliserofosfolipid olarak kabul edilir. Bu şekil, hidrofobik "kuyrukları" oluşturan yağlı asit zincirlerininkine göre, polar grubunun veya "başının" küçük boyutu ile verilmektedir.
Fosfatidiletanolaminin "baş" veya polar grubu, zvitteriyonik bir karaktere sahiptir, yani, belirli pH koşulları altında pozitif ve negatif olarak yüklenebilen gruplara sahiptir.
Bu özellik, çok sayıda amino asit kalıntısı ile hidrojen bağı yapmasını sağlar ve yük dağılımı, birçok integral membran proteininin alan topolojisi için temel bir belirleyicidir.
biosentezi
Ökaryotik hücrelerde, yapısal lipidlerin sentezi coğrafi olarak sınırlıdır, ana biyosentez bölgesi endoplazmik retikulum (ER) ve daha az ölçüde Golgi aygıtıdır.
Fosfatidiletanolamin üretimi için dört bağımsız biyosentetik yol vardır: (1) Kennedy yolu olarak da bilinen CDP-etanolamin yolu; (2) fosfatidilserin (PS) dekarboksilasyonu için PSD yolu; (3) lizo-PE'nin asilasyonu ve (4) diğer gliserofosfolipidlerin polar grubunun baz değişim reaksiyonları.
Kennedy Rotası
Bu yolla fosfatidiletanolamin biyosentezi ER ile sınırlıdır ve hamster karaciğer hücrelerinde ana üretim yolu olduğu gösterilmiştir. Üç farklı enzim tarafından katalize edilen ardışık üç enzimatik adımdan oluşur.
İlk aşamada, fosfoetanolamin ve ADP, etanolaminin ATP'ye bağlı fosforilasyonunu katalize eden etanolamin kinazın etkisi sayesinde üretilir.
Bitkilerden farklı olarak, ne memeliler ne de mayalar bu substratı üretemezler, bu nedenle diyette tüketilmeli veya önceden var olan fosfatidiletanolamin veya sfingozin moleküllerinin bozunmasından elde edilmelidir.
Fosfoetanolamin, yüksek enerjili bileşik CDP: etanolamin ve bir inorganik fosfat oluşturmak için CTP: fosfoetanolamin sitidiltransferaz (ET) tarafından kullanılır.
1,2-Diaçilgliserol etanolamin fosfotransferaz (ETP), CDP-etanolamin bağında bulunan enerjiyi, fosfatidiletanolamine yol açarak, etanolamini zara eklenen bir diaçilgliserol molekülüne kovalent olarak bağlamak için kullanır.
PSD rotası
Bu rota hem prokaryotlarda hem de mayalarda ve memelilerde çalışır. Bakterilerde plazma zarında oluşur, ancak ökaryotlarda endoplazmik retikulumun mitokondriyal zarla yakından ilişkili bir bölgesinde meydana gelir.
Memelilerde, yol, geni çekirdek tarafından kodlanan mitokondriyal zara gömülü olan tek bir enzim olan fosfatidilserin dekarboksilaz (PSD1p) tarafından katalize edilir. Reaksiyon, PS'nin fosfatidiletanolamine dekarboksilasyonunu içerir.
Kalan iki yol (PE-lizo asilasyonu ve polar gruba bağlı kalsiyum değişimi) endoplazmik retikulumda meydana gelir, ancak ökaryotik hücrelerde toplam fosfatidiletanolamin üretimine önemli ölçüde katkıda bulunmaz.
Özellikleri
Gliserofosfolipidler, hücre içinde yapısal fonksiyonlar, enerji depolama ve hücre sinyalizasyonunun öne çıktığı üç ana fonksiyona sahiptir.
Fosfatidiletanolamin, birçok enzimin işlevi için gerekli konformasyonel değişikliklerin yanı sıra çoklu membran proteinlerinin sabitlenmesi, stabilizasyonu ve katlanması ile ilişkilidir.
Fosfatidiletanolamini, kasılma halkasının oluşumu ve iki yavru hücrenin zarının bölünmesine izin veren fragmoplastın kurulması sırasında telofazın geç aşamasında önemli bir gliserofosfolipid olarak öneren deneysel kanıtlar vardır.
Aynı zamanda, hem endoplazmik retikulum hem de Golgi aparatının zarlarının tüm füzyon ve fisyon (birleşme ve ayrılma) süreçlerinde önemli bir role sahiptir.
E. coli'de, fosfatidiletanolaminin laktoz permeaz enziminin doğru katlanması ve işlevi için gerekli olduğu gösterilmiştir, bu nedenle moleküler bir "şaperon" olarak rol oynadığı öne sürülmüştür.
Fosfatidiletanolamin, GPI çapaları gibi çok sayıda proteinin çeviri sonrası modifikasyonu için gerekli etanolamin molekülünün ana vericisidir.
Bu gliserofosfolipid, enzimatik aktiviteye sahip çok sayıda molekülün öncüsüdür. Ayrıca, metabolizmasından türetilen moleküller ve diasilgliserol, fosfatidik asit ve bazı yağ asitleri, ikinci haberciler olarak hareket edebilir. Ek olarak, fosfatidilkolin üretimi için önemli bir substrattır.
Referanslar
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM ve van Golde, LMG (1999). Fosfatidiletanolamin moleküler türlerinin hızlı ayrılması ve tanımlanması. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164–169. Jlr.org'dan kurtarıldı
- Calzada, E., McCaffery, JM ve Claypool, SM (2018). İç mitokondriyal membranda üretilen fosfatidiletanolamin, maya sitokrom bc1 kompleks fonksiyonu 3 için gereklidir. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O. ve Claypool, SM (2016). Sağlık ve Hastalıkta Fosfatidiletanolamin Metabolizması. Uluslararası Hücre ve Moleküler Biyoloji İncelemesi (Cilt 321). Elsevier Inc.
- Gibellini, F. ve Smith, TK (2010). Kennedy yolu-de novo fosfatidiletanolamin ve fosfatidilkolin sentezi. IUBMB Life, 62 (6), 414–428.
- Harayama, T. ve Riezman, H. (2018). Membran lipid bileşiminin çeşitliliğini anlamak. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Membran yapısal biyolojisi: biyokimyasal ve biyofiziksel temellerle. Cambrudge Üniversitesi Yayınları. Cambrudge.org'dan kurtarıldı
- Seddon, JM, Cevc, G., Kaye, RD ve Marsh, D. (1984). Hidratlı Diasil- ve Dialkilfosfatidiletanolaminlerin Polimorfizminin X-ışını Kırınım Çalışması. Biyokimya, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T. ve Cremer, PS (2017). Ana Bileşen olarak Fosfatidiletanolamin ile Desteklenen Lipid Çift Katmanlar. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meer, G., Voelker, DR ve Feignenson, GW (2008). Membran lipidleri: nerede oldukları ve nasıl davrandıkları. Nature Reviews, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). Fosfatidilserin ve Fosfatidiletanolamin Metabolizmasının Moleküler ve Hücre Biyolojisi. K. Moldave (Ed.), Progress Nucleic Acid Research and Molecular Biology içinde (s. 69-111). Akademik Basın.
- Vance, JE (2008). Memeli hücrelerinde fosfatidilserin ve fosfatidiletanolamin: metabolik olarak ilişkili iki aminofosfolipid. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE ve Tasseva, G. (2013). Memeli hücrelerinde fosfatidilserin ve fosfatidiletanolaminin oluşumu ve işlevi. Biochimica et Biophysica Açta - Lipidlerin Moleküler ve Hücre Biyolojisi, 1831 (3), 543-554.
- Watkins, SM, Zhu, X. ve Zeisel, SH (2003). Fosfatidiletanolamin-N-metiltransferaz aktivitesi ve diyet kolin, farelerde karaciğer-plazma lipid akışını ve esansiyel yağ asidi metabolizmasını düzenler. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.