Kardiolipínová štruktúra, syntéza, funkcie

Ten Kardiolipín, Tiež známy ako defatidylglycerol, je lipidom rodiny glyceofosfolipidov a skupiny polyglyfosfolipidov. Nachádza sa v mitochondriálnej membráne eukaryotických organizmov, v plazmatickej membráne mnohých baktérií a tiež v niektorých oblúkach.

Pangborn ho objavil v roku 1942 z analýzy membránových lipidov srdcového tkaniva hovädzieho mäsa. Jeho štruktúra bola navrhnutá v roku 1956 a chemická syntéza sa uskutočnila asi o 10 rokov neskôr.

Kardiolipínová štruktúra (Zdroj: EDGAR181 [verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Niektorí autori sa domnievajú, že ich prítomnosť je obmedzená na membrány produkujúce ATP, ako je to v prípade mitochondrií v eukaryotoch, plazmatických membránach v baktériách a hydrogenozómoch (type-mmitocondria organelles) v určitých protistiku).

Skutočnosť, že kardiolipín je v mitochondriách a v plazmatickej membráne baktérií sa používa na posilnenie základov endosimbotickej teórie, ktorá uvádza, že mitochondrie vznikajú v progenitorových bunkách eukaryotov bunka a naopak.

Jeho biosyntetická cesta u zvierat bola opísaná v rokoch 1970 až 1972 a následne sa ukázalo, že ide o tú istú cestu, ktorá sa vyskytuje v rastlinách, kvasinkách, hubách a bezstavovci. Nie je to veľmi hojný lipid, ale bunky vyžadujú, aby fungovali správne.

Dôležitosť tohto fosfolipidu pre mitochondrie, a preto pre bunkový metabolizmus, je zrejmá, keď defektné fungovanie metabolických trás spojených s ním vytvára patológiu človeka známeho ako Barthov syndróm (kardiooskeletálna myopatia).

[TOC]

Štruktúra

Kardiolipín alebo defospathylglycerol sa skladá z dvoch kyseliny fosfatidovej (ľahšie fosfolipid) spojené so sebou cez molekulu glycerolu cez molekulu glycerolu.

Kyselina fosfatidová, jedna z bežných sprostredkovateľov na biosyntetických cestách iných fosfolipidov, pozostáva z 3-fosfátovej molekuly glycerolu, do ktorej sú v pozíciách uhlíkov 1 a 2 esteterifikované dva reťazce mastných kyselín -Diacylglycerol 3-fosfát.

Môže vám slúžiť: sekundárna štruktúra proteínov: Charakteristiky

Preto je kardiolipín zložený z troch molekúl glycerolu: centrálny glycerol, spolu s fosfátovou skupinou v uhlíku 1, ďalšou fosfátovou skupinou v uhlíku 3 a hydroxylovej skupine v uhlíku 2; a dva „bočné“ glycele.

Dva „bočné“ molekuly glycerolu sa viažu na centrálnu molekulu „glycerolovými mostmi“ cez ich uhlíky v polohe 3. V uhlíkach polohy 1 a 2 sa esterifikovali dva reťazce mastných kyselín a premenlivej saturácie.

Kardiolipín je lipid, ktorý môže alebo nemusí tvoriť BICAPA v závislosti od prítomnosti alebo neprítomnosti dvojmocných katiónov. Súvisí to so skutočnosťou, že ide o symetrickú molekulu, vďaka ktorej je dôležitá v membránach, ktoré sú zodpovedné za procesy prenosu energie.

Rovnako ako ostatné lipidy skupiny polyglyfosfolipidov, aj kardiolipín má niekoľko hydroxylových skupín, ktoré môžu slúžiť pre spojenie mastných kyselín. Preto má viac polohových stereoizomérov.

Jeho mastné kyseliny

Rôzne štúdie určili, že mastné kyseliny pripojené k bočným molekulám glycerolu kardiolipínu sú typicky nenasýtené, ale stupeň nenasýtenia nebol stanovený.

Potom môžu mať také mastné kyseliny medzi 14 a 22 uhlím s dĺžkou a od 0 do 6 dvojitých väzieb. Táto a skutočnosť, že kardiolipín má štyri viazané molekuly tukov, naznačuje, že môžu existovať viac premenných a kombinácie tohto fosfolipidu.

Syntéza

Biosyntéza kardiolipínu, ako sa dalo očakávať, začína syntézou kyseliny fosfatidovej alebo 1,2 diacylglycerol 3-fosfátu z 3-fosfátového glycerolu a mastných kyselín a mastných kyselín. Tento proces sa vyskytuje v mitochondriách eukaryotov a v plazmatickej membráne baktérií.

Môže vám slúžiť: cyklasa ademeníl: Charakteristiky, typy, funkcie

Syntéza v eukaryotoch

Po vytvorení reaguje kyselina fosfatidová s vysokoenergetickou molekulou analogickou s ATP: CTP. Potom je sprostredkovateľ, tiež s vysokou energiou, známy ako fosfatidyl-CMP. Aktivovaná skupina fosfatidil sa prenáša do hydroxylovej skupiny v polohe C1 v molekule centrálneho glycerolu, ktorá slúži ako kostra.

Tento proces má za následok. To prijíma ďalšiu fosfatidylovú skupinu aktivovanú z inej fosfatidyl-CMP molekuly, reakčná katalyzovaná fosfatidyltransferázou tiež známa ako kardiolipín syntázia.

Syntázový kardiolipínový enzým leží vo vnútornej mitochondriálnej membráne a zdá sa, že tvorí veľký komplex, aspoň v kvasinkách. Jeho gén je exprimovaný vo veľkých množstvách v bohatých tkaninách v mitochondriách, ako sú srdce, pečeň a kostrové svaly stavovcov.

Regulácia jej aktivity vo veľkej miere závisí od rovnakých transkripčných faktorov a endokrinných faktorov, ktoré modulujú mitochondriálnu biogenézu.

Po syntetizovaní vo vnútornej mitochondriálnej membráne sa musí kardiolipín translokovať smerom k vonkajšej mitochondriálnej membráne, aby sa uvádzali séria topologických procesov v membráne a ubytovali sa ďalšie štrukturálne prvky.

Syntéza v prokaryotoch

Obsah kardiolipínu v baktériách môže byť veľmi variabilný a závisí hlavne od fyziologického stavu buniek: zvyčajne je menej hojný v exponenciálnej fáze rastu a je hojnejší, keď dochádza k jeho zníženiu (napríklad v stacionárnej fáze).

Jeho biosyntetická cesta môže byť zastrelená rôznymi stresovými stimulmi, ako je energetický deficit alebo osmotický stres.

Až do tvorby fosfatidylglycerolu je proces v eukaryotoch a prokaryotoch ekvivalentný, ale v prokaryotoch fosfatidylglycerol dostáva transcesterifikáciou, fosfatidylovou skupinou z inej fosfatidylglycerolovej molekuly. Táto reakcia je katalyzovaná enzýmom fosfolipázou D tiež známa ako kardiolipín syntáza.

Môže vám slúžiť: SGLT (Transportné proteíny transportu sodnej a glukózy)

Táto reakcia je známa ako „transfatidilalácia“ reakcia (z angličtiny “Transposatidylácia “), Kde jeden z fosfatidylglycerolov pôsobí ako darca skupiny fosfatidil a druhý ako akceptor.

Funkcia

Fyzikálne charakteristiky molekúl kardiolipínu zjavne umožňujú určité interakcie, ktoré vykonávajú dôležité funkcie v štrukturálnej organizácii membrán, kde sa nachádzajú.

Medzi tieto funkcie patrí medzi ostatnými diskriminácia niektorých membránových domén, interakcia alebo „krížové“ s transmarketovými proteínmi alebo ich subdomény.

Vďaka svojim fyzikálno -chemickým charakteristikám je kardiolipín rozpoznávaný ako lipid, ktorý netvorí Bápara, ale ktorého funkciou môže byť stabilizácia a „prispôsobiť“ transmembránových proteínov v lipidových bicapase.

Najmä jeho elektrické charakteristiky poskytujú funkcie v procesoch prenosu protónov, ktoré sa uskutočňujú v mitochondriách.

Aj keď bunky môžu prežiť bez tohto fosfolipidu, niektoré štúdie určili, že je potrebné na ich optimálne fungovanie.

Odkazy

1. Harayama, T., & Riezman, h. (2018). Pochopenie rozmanitosti zloženia lipidov membrány. Prírodné hodnotenie biológie molekulárnych buniek, 19(5), 281-296.
2. Luckey, m. (2008). Biologická štrukturálna membrána: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press.
3. Murray, r., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperova ilustrovaná biochémia (28. ED.). McGraw-Hill Medical.
4. Van Meer, G., Voelker, D. R., & Feigenson, G. W. (2008). Membránové lipidy: Kde sú a ako sa správajú. Recenzie prírody, 9, 112-124.
5. Vance, J. A., & Vance, D. A. (2008). Biochémia lipidov, lipoproteínov a membrán. V Nové porozumenie Biochemistry Vol. 36 (4. vydanie.). Elsevier.