PHOSPHATIDYLINOSITOL: CẤU TRÚC, SỰ HÌNH THÀNH, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các phosphatidylinositol là một gia đình phospholipid của glycerophospholipids hoặc phosphoglycerides, được hiện diện trong màng sinh học. Nó chiếm khoảng 10% tổng hàm lượng phospholipid trong một tế bào trung bình.

Nó phổ biến ở mặt trong của màng sinh chất của nhiều sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ. Ở động vật có vú và các động vật có xương sống khác, nó đặc biệt làm giàu màng tế bào não; và chính trong những mô này, lần đầu tiên nó được Folch và Wooley quan sát thấy vào năm 1942.

Biểu diễn cổ điển của phosphatidylinositol (Nguồn: NEUROtiker qua Wikimedia Commons)

Cấu trúc hóa học của nó, cũng như cấu trúc của một số dẫn xuất phosphoryl hóa của nó, được xác định bởi nhóm nghiên cứu của Ballou từ năm 1959 đến năm 1961.

Nó có các chức năng cấu trúc quan trọng, liên quan đến sự phong phú của nó trong màng, nhưng nó cũng là nguồn quan trọng của sứ giả thứ hai có ý nghĩa quan trọng trong các quá trình tín hiệu tế bào được kích hoạt bởi nhiều kích thích đặc biệt đa dạng.

Dạng glycosyl hóa của nó tham gia vào quá trình biến đổi cộng hóa trị của các protein cho phép chúng liên kết với màng thông qua cấu trúc lipid được gọi là GPI (glycosylphosphatidylinositol) “neo”.

Kết cấu

Giống như hầu hết các lipid màng, phosphatidylinositol là một phân tử lưỡng tính, có nghĩa là, nó là một phân tử có một đầu phân cực ưa nước và một đầu không phân cực kỵ nước.

Cấu trúc chung của nó dựa trên xương sống 1,2-diacyl glycerol 3-phosphate, trong đó hai chuỗi axit béo được este hóa ở các nguyên tử cacbon ở vị trí 1 và 2 đại diện cho các đuôi cực, và nhóm phốt phát, được gắn vào nhóm " đầu ”, đại diện cho vùng cực.

Nhóm trưởng: inositol

Một phân tử inositol được gắn qua liên kết phosphodiester với nhóm phosphate ở carbon ở vị trí 3 của phân tử glycerol đại diện cho nhóm "đầu" của phospholipid này.

Inositol là một dẫn xuất của xyclohexan có tất cả các nguyên tử cacbon của nó (6), mỗi nguyên tử liên kết với một nhóm hydroxyl. Nó có thể đến từ thực phẩm được tiêu thụ trong chế độ ăn uống, từ con đường tổng hợp de novo, hoặc từ quá trình tái chế của chính nó. Các tế bào não, cũng như các mô khác ở mức độ thấp hơn, sản xuất nó từ glucose 6-phosphate.

Cấu trúc của nhiều dẫn xuất phosphatidylinositol không hơn gì một phân tử phosphatidylinositol mà nhóm photphat đã được thêm vào trong một số nhóm hydroxyl của phần inositol.

Đuôi Apolar

Các chuỗi hydrocacbon của các đuôi cực có thể có độ dài khác nhau từ 16 đến cộng hoặc trừ 24 nguyên tử cacbon, tùy thuộc vào sinh vật được đề cập.

Các chuỗi này có thể bão hòa (liên kết đơn cacbon-cacbon) hoặc không bão hòa (liên kết đôi cacbon-cacbon; không bão hòa đơn hoặc không bão hòa đa) và giống như các phospholipid khác có nguồn gốc từ axit photphatidic, của axit béo ở vị trí C2 của glyxerol 3-photphat nó thường không bão hòa.

Những chất béo này thường có chuỗi axit béo tương ứng với axit stearic và axit arachidonic, gồm 18 và 20 nguyên tử cacbon, một nguyên tử bão hòa và một nguyên tử không bão hòa, tương ứng.

Đào tạo

Phosphatidylinositol, giống như các phospholipid khác, được hình thành từ axit phosphatidic, một phospholipid đơn giản có cấu trúc được đặc trưng bởi hai đuôi cực và một đầu phân cực chỉ bao gồm nhóm photphat gắn với cacbon ở vị trí 3 của glyxerol.

Tổng hợp De novo

Đối với sự hình thành de novo của phosphatidylinositol, axit phosphatidic phản ứng với CTP (cytidine triphosphate), một phân tử năng lượng cao tương tự như ATP, và tạo thành CDP-diacylglycerol, là tiền chất phổ biến trong con đường phosphatidylinositol và các dẫn xuất của nó, phosphatidylglycerol và diphosphatidylglycerol hoặc cardiolipin.

Phản ứng được đề cập được xúc tác bởi enzyme tổng hợp CDP-diacylglycerol, có vị trí kép dưới tế bào liên quan đến phần vi thể và màng bên trong ty thể.

Phosphatidylinositol sau đó phát sinh từ phản ứng ngưng tụ giữa phân tử inositol và phân tử CDP-diacylglycerol từ bước trước.

Bước này được xúc tác bởi một enzym tổng hợp phosphatidylinositol (CDP-diacylglycerol: myoinositol 3-phosphatidyl transferase), một enzym liên kết với màng của lưới nội chất của tế bào động vật có vú.

Phản ứng đại diện cho bước giới hạn của quá trình này thực sự là sự hình thành inositol từ glucose 6-phosphate, phản ứng này phải xảy ra "ngược dòng" của con đường sinh tổng hợp.

Tổng hợp các dẫn xuất của nó

Các dẫn xuất phosphoryl hóa của phosphatidylinositol được tạo ra bởi một nhóm các enzym gọi là phosphatidylinositol kinase, chúng có nhiệm vụ gắn các nhóm phosphat vào các nhóm hydroxyl của phần inositol của lipid mẹ.

Đặc trưng

Cấu trúc

Giống như phosphatidylserine và phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol phục vụ nhiều chức năng. Nó có ý nghĩa cấu trúc quan trọng, vì nó là một phần của lớp kép lipid tạo nên các màng sinh học đa chức năng và khác nhau.

Nhiều protein "liên kết" với màng tế bào thông qua cái được gọi là "neo GPI", không gì khác hơn là các dẫn xuất glycosyl hóa của phosphatidylinositol cung cấp cho protein một "mỏ neo" kỵ nước hỗ trợ chúng trên bề mặt tế bào. màng.

Một số protein của tế bào liên kết với các dẫn xuất photphoryl hóa của phosphatidylinositol, và loại lipid này cũng đóng vai trò như một hạt nhân để hình thành các phức hợp protein tham gia vào quá trình xuất bào.

Tín hiệu trong tế bào

Ví dụ, các dẫn xuất của nó là sứ giả thứ hai trong nhiều quá trình truyền tín hiệu liên quan đến hormone ở động vật có vú.

Hai trong số những sứ giả thứ cấp quan trọng nhất có nguồn gốc từ cái được gọi là "hệ thống phosphatidylinositol nhạy cảm với hormone" là inositol 1,4,5-triphosphate (IP3 hoặc inositol triphosphate) và diacylglycerol, thực hiện nhiều chức năng khác nhau. xuống ”trên thác nước.

IP3 tham gia vào chuỗi tín hiệu hormone được sử dụng bởi các hệ thống truyền tin thứ hai như adrenaline.

Inositol là một chất truyền tin hòa tan thực hiện các chức năng của nó trong tế bào, trong khi diacylglycerol hòa tan trong chất béo và vẫn được liên kết trong màng, nơi nó cũng có chức năng như một chất truyền tin.

Tương tự như vậy, ở thực vật, người ta đã xác định được rằng các dẫn xuất được phosphoryl hóa của phosphatidylinositol cũng có các chức năng quan trọng trong các dòng tín hiệu tế bào.

Người giới thiệu

1. Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol tổng hợp từ mô động vật có vú. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Sinh học cấu trúc màng: với các cơ sở lý hóa và lý sinh. Nhà xuất bản Đại học Cambridge.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
4. Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5).
5. 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.