SPHINGOMYELIN: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, TỔNG HỢP VÀ CHUYỂN HÓA - SINH HỌC - 2026

Các sphingomyelin là sphingolipids dồi dào nhất trong mô động vật: được biết là xảy ra trong tất cả các màng tế bào được nghiên cứu cho đến nay. Nó có cấu trúc tương đồng với phosphatidylcholine về nhóm đầu phân cực, vì vậy nó cũng được phân loại là một phospholipid (phosphosphingolipid).

Vào những năm 1880, nhà khoa học Johann Thudichum đã phân lập một thành phần lipid hòa tan trong ether từ mô não và đặt tên là sphingomyelin. Sau đó, vào năm 1927, cấu trúc của sphingolipid này được báo cáo là N-acyl-sphingosine-1-phosphocholine.

Cấu trúc của sphingomyelin (Nguồn: Jag123 tại Wikipedia tiếng Anh, qua Wikimedia Commons)

Giống như các sphingolipid khác, sphingomyelin có cả chức năng cấu trúc và tín hiệu tế bào, và đặc biệt có nhiều trong các mô thần kinh, cụ thể là myelin, một lớp vỏ bao bọc và cô lập các sợi trục của một số tế bào thần kinh nhất định.

Sự phân bố của nó đã được nghiên cứu thông qua các thí nghiệm phân đoạn dưới tế bào và phân hủy enzym với sphingomyelinase, và kết quả chỉ ra rằng hơn một nửa sphingomyelin trong tế bào nhân thực được tìm thấy trong màng sinh chất. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào loại ô. Ví dụ, trong nguyên bào sợi, nó chiếm gần 90% tổng số lipid.

Sự rối loạn điều hòa quá trình tổng hợp và chuyển hóa của lipid này dẫn đến sự phát triển của các bệnh lý phức tạp hoặc bệnh mỡ máu. Một ví dụ trong số này là bệnh Niemann-Pick di truyền, đặc trưng bởi gan lách to và rối loạn chức năng thần kinh tiến triển.

Kết cấu

Sphingomyelin là một phân tử lưỡng cực bao gồm một đầu cực và hai đuôi cực. Nhóm đầu phân cực là một phân tử phosphocholine, vì vậy nó có thể xuất hiện tương tự như glycerophospholipid phosphatidylcholine (PC). Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể về vùng giao diện và vùng kỵ nước giữa hai phân tử này.

Bazơ phổ biến nhất trong phân tử sphingomyelin của động vật có vú là ceramide, bao gồm sphingosine (1,3-dihydroxy-2-amino-4-octadecene), có liên kết đôi trans giữa các cacbon ở vị trí 4 và 5 của chuỗi hiđrocacbon. Dẫn xuất bão hòa của nó, sphinganine, cũng phổ biến, nhưng được tìm thấy ở mức độ thấp hơn.

Chiều dài của đuôi kỵ nước của sphingomyelin dao động từ 16 đến 24 nguyên tử cacbon và thành phần axit béo thay đổi tùy thuộc vào mô.

Ví dụ, các sphingomyelin trong chất trắng của não người có axit nervonic, những chất trong chất xám chứa chủ yếu là axit stearic, và dạng phổ biến trong tiểu cầu là arachidonate.

Nhìn chung, có sự chênh lệch về độ dài giữa hai chuỗi axit béo của sphingomyelin, điều này dường như có lợi cho hiện tượng "xen kẽ" giữa các hydrocacbon trong các đơn phân đối nhau. Điều này mang lại cho màng sự ổn định đặc biệt và các tính chất đặc biệt so với các màng khác kém hơn về sphingolipid này.

Trong vùng giao diện của phân tử, sphingomyelin có một nhóm amit và một hydroxyl tự do ở cacbon 3, có thể đóng vai trò là chất cho và nhận liên kết hydro cho các liên kết trong và giữa các phân tử, quan trọng trong định nghĩa về miền bên và tương tác. với nhiều loại phân tử khác nhau.

Đặc trưng

-Signaling

Các sản phẩm của quá trình chuyển hóa sphingosine -ceramide, sphingosine, sphingosine 1-phosphate và diacylglycerol-, là những tác nhân quan trọng của tế bào và đóng vai trò quan trọng trong nhiều chức năng của tế bào, chẳng hạn như apoptosis, phát triển và lão hóa, tín hiệu tế bào, v.v.

-Kết cấu

Nhờ cấu trúc "hình trụ" ba chiều của sphingomyelin, lipid này có thể hình thành các vùng màng gọn gàng và có trật tự hơn, có ý nghĩa chức năng quan trọng theo quan điểm protein, vì nó có thể thiết lập các vùng cụ thể cho một số protein màng tích hợp.

Trong "bè" lipid và caveolae

Các bè lipid, các pha màng hoặc các vùng vi mô có trật tự của sphingolipid như sphingomyelin, một số glycerophospholipid và cholesterol, đại diện cho các nền tảng ổn định cho sự liên kết của các protein màng với các chức năng khác nhau (thụ thể, chất vận chuyển, v.v.).

Caveolae là sự xâm nhập của màng sinh chất có chức năng tuyển chọn các protein có neo GPI và cũng rất giàu sphingomyelin.

Về cholesterol

Cholesterol, do độ cứng cấu trúc của nó, ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc của màng tế bào, đặc biệt là trong các khía cạnh liên quan đến tính lưu động, đó là lý do tại sao nó được coi là một yếu tố thiết yếu.

Bởi vì sphingomyelin sở hữu cả người cho và người nhận liên kết hydro, người ta tin rằng chúng có khả năng hình thành các tương tác “ổn định” hơn với các phân tử cholesterol. Vì lý do này, người ta nói rằng có mối tương quan thuận giữa mức cholesterol và sphingomyelin trong màng.

Tổng hợp

Quá trình tổng hợp sphingomyelin xảy ra trong phức hợp Golgi, nơi ceramide được vận chuyển từ lưới nội chất (ER) được biến đổi bằng cách chuyển phân tử phosphocholine từ phosphatidylcholine, với sự giải phóng đồng thời phân tử diacylglycerol. Phản ứng được xúc tác bởi SM synthase (ceramide: phosphatidylcholine phosphocholine transferase).

Cũng có một con đường khác để sản xuất sphingomyelin có thể xảy ra bằng cách chuyển một phosphoethanolamine từ phosphatidylethanolamine (PE) thành ceramide, với sự metyl hóa phosphoethanolamine sau đó. Điều này được cho là đặc biệt quan trọng trong một số mô thần kinh giàu PE.

Sphingomyelin synthase được tìm thấy ở mặt bên của màng phức hợp Golgi, phù hợp với vị trí ngoại bào chất của sphingomyelin trong hầu hết các tế bào.

Do đặc điểm của nhóm phân cực của sphingomyelin và sự vắng mặt rõ ràng của các chuyển vị cụ thể, định hướng cấu trúc liên kết của lipid này phụ thuộc vào enzym tổng hợp.

Sự trao đổi chất

Sự thoái hóa của sphingomyelin có thể xảy ra ở cả màng sinh chất và lysosome. Sự thủy phân lysosome thành ceramide và phosphocholine phụ thuộc vào sphingomyelinase có tính axit, một glycoprotein lysosome hòa tan có hoạt tính có pH tối ưu khoảng 4,5.

Quá trình thủy phân trong màng sinh chất được xúc tác bởi một sphingomyelinase hoạt động ở pH 7,4 và cần các ion magiê hoặc mangan hóa trị hai cho hoạt động của nó. Các enzym khác tham gia vào quá trình chuyển hóa và tái chế sphingomyelin được tìm thấy trong các bào quan khác nhau kết nối với nhau thông qua các con đường vận chuyển dạng mụn nước.

Người giới thiệu

1. Barenholz, Y., & Thompson, TE (1999). Sphingomyelin: khía cạnh lý sinh. Hóa học và Vật lý của Lipid, 102, 29–34.
2. Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Hóa sinh Sphingolipid. (D. Hanahan, Ed.), Sổ tay Nghiên cứu Lipid 3 (Lần xuất bản đầu tiên). Plenum Press.
3. Koval, M., & Pagano, R. (1991). Vận chuyển nội bào và chuyển hóa sphingomyelin. Biochimic, 1082, 113-125.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Sinh học tế bào phân tử (xuất bản lần thứ 5). Freeman, WH & Công ty.
5. Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). Bệnh Niemann-Pick Loại C: Phổ đột biến HE1 và tương quan kiểu gen / kiểu hình trong nhóm NPC2. Tôi J. Hum. Genet. , 69, 1013-1021.
6. Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Tính chất màng của sphingomyelin. Thư FEBS, 531, 33–37.
7. Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - tương tác cholesterol trong màng sinh học và mô hình. Hóa học và Vật lý của Lipid, 102, 13–27.
8. Vance, JE và Vance, DE (2008). Hóa sinh của lipid, lipoprotein và màng. Trong Hóa sinh Toàn diện Mới Tập 36 (xuất bản lần thứ 4). Elsevier.