Phosphatidylinositol: struktur, pembentukan, fungsi

Phosphatidylinositol: struktur, pembentukan, fungsi

phosphatidylinositol adalah keluarga fosfolipid dari gliserofosfolipid atau fosfogliserida, yang hadir dalam membran biologis. Itu membuat sekitar 10% dari total kandungan fosfolipid dalam sel rata-rata.

Ini umum di bagian dalam membran plasma banyak eukariota dan prokariota. Pada mamalia dan vertebrata lainnya , terutama memperkaya membran sel otak; dan di jaringan inilah ia pertama kali diamati oleh Folch dan Wooley pada tahun 1942.

Representasi klasik phosphatidylinositol (Sumber: NEUROtiker [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Struktur kimianya, serta beberapa turunan terfosforilasinya, ditentukan oleh kelompok penelitian Ballou antara tahun 1959 dan 1961.

Ini memiliki fungsi struktural yang penting, terkait dengan kelimpahannya di membran, tetapi juga merupakan sumber penting utusan kedua yang memiliki implikasi penting dalam proses pensinyalan seluler yang dipicu oleh banyak dan beragam rangsangan khusus.

Bentuk glikosilasinya berpartisipasi dalam modifikasi kovalen protein yang memungkinkan mereka mengikat membran melalui struktur lipid yang disebut “jangkar” GPI (glikosilfosfatidilinositol).

Indeks artikel

Struktur

Seperti kebanyakan lipid membran, fosfatidilinositol adalah molekul amfipatik, yaitu molekul dengan ujung polar hidrofilik dan ujung non-polar hidrofobik.

Struktur umumnya didasarkan pada tulang punggung 1,2-diasil gliserol 3-fosfat, di mana dua rantai asam lemak diesterifikasi pada karbon pada posisi 1 dan 2 mewakili ekor apolar, dan gugus fosfat, melekat pada gugus ” kepala ” , mewakili daerah kutub.

Kelompok kepala: inositol

Sebuah molekul inositol yang terikat melalui ikatan fosfodiester ke gugus fosfat pada karbon 3-posisi dari molekul gliserol mewakili gugus “kepala” dari fosfolipid ini.

Inositol adalah turunan dari sikloheksana yang memiliki semua atom karbon (6) masing-masing terkait dengan gugus hidroksil. Itu bisa berasal dari makanan yang dikonsumsi dalam makanan, dari rute sintesis de novo , atau dari daur ulangnya sendiri. Sel-sel otak, serta jaringan lain pada tingkat yang lebih rendah, memproduksinya dari glukosa 6-fosfat.

Struktur banyak turunan fosfatidilinositol tidak lebih dari molekul fosfatidilinositol yang gugus fosfatnya telah ditambahkan dalam beberapa gugus hidroksil dari bagian inositol.

Ekor apolar

Rantai hidrokarbon dari ekor apolar dapat memiliki panjang yang bervariasi dari 16 hingga plus atau minus 24 atom karbon, tergantung pada organisme yang bersangkutan.

Rantai ini dapat jenuh (ikatan tunggal karbon-karbon) atau tak jenuh (ikatan rangkap karbon-karbon; tak jenuh tunggal atau tak jenuh ganda) dan, seperti fosfolipid lain yang diturunkan dari asam fosfatidat, asam lemak pada posisi C2 dari gliserol 3-fosfat itu biasanya tidak jenuh.

Biasanya, lipid ini memiliki rantai asam lemak yang sesuai dengan asam stearat dan asam arakidonat, masing-masing dari 18 dan 20 atom karbon, satu jenuh dan yang lainnya tidak jenuh.

Pelatihan

Fosfatidilinositol, seperti fosfolipid lainnya, dibentuk dari asam fosfatidat, fosfolipid sederhana yang strukturnya dicirikan oleh dua ekor apolar dan kepala kutub yang hanya terdiri dari gugus fosfat yang terikat pada karbon pada posisi 3 gliserol.

Sintesis de novo

Untuk pembentukan de novo phosphatidylinositol, asam phosphatidic bereaksi dengan CTP (cytidine triphosphate), molekul berenergi tinggi yang analog dengan ATP, dan membentuk CDP-diacylglycerol, yang merupakan prekursor umum dalam jalur phosphatidylinositol dan turunannya, dari phosphatidylglycerol dan diphosphatidylglycerol atau cardiolipin.

Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim CDP-diasilgliserol sintase, yang memiliki lokasi subselular ganda yang melibatkan fraksi mikrosomal dan membran mitokondria bagian dalam.

Fosfatidilinositol selanjutnya muncul dari reaksi kondensasi antara molekul inositol dan molekul CDP-diasilgliserol yang dihasilkan dari langkah sebelumnya.

Langkah ini dikatalisasi oleh synthase phosphatidylinositol (CDP-diasilgliserol: myoinositol 3-fosfatidil transferase), enzim yang berhubungan dengan membran retikulum endoplasma sel mamalia.

Reaksi yang mewakili langkah pembatas dalam proses ini sebenarnya adalah pembentukan inositol dari glukosa 6-fosfat, yang harus terjadi “hulu” dari jalur biosintesis.

Sintesis turunannya

Turunan terfosforilasi dari phosphatidylinositol diproduksi oleh sekelompok enzim yang disebut kinase phosphatidylinositol, yang bertanggung jawab untuk melampirkan gugus fosfat ke gugus hidroksil dari bagian inositol dari lipid induk.

Fitur

Struktural

Seperti phosphatidylserine dan phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol melayani beberapa fungsi. Ini memiliki implikasi struktural yang penting, karena merupakan bagian dari bilayer lipid yang membentuk membran biologis yang berbeda dan multifungsi.

Banyak protein “mengikat” ke membran sel melalui apa yang disebut “jangkar GPI”, yang tidak lebih dari turunan glikosilasi dari fosfatidilinositol yang menyediakan protein dengan “jangkar” hidrofobik yang menopangnya pada permukaan membran sel.

Beberapa protein dari sitoskeleton mengikat turunan terfosforilasi dari fosfatidilinositol, dan jenis lipid ini juga berfungsi sebagai inti untuk pembentukan kompleks protein yang terlibat dalam eksositosis.

Dalam pensinyalan sel

Turunannya, misalnya, adalah pembawa pesan kedua dalam banyak proses pensinyalan terkait hormon pada mamalia.

Dua dari utusan sekunder yang paling penting yang berasal dari apa yang disebut “sistem phosphatidylinositol hormon-sensitif” yang inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 atau inositol trifosfat) dan diasilgliserol, yang memenuhi berbagai fungsi. Down “di air terjun .

IP3 terlibat dalam kaskade pensinyalan hormon yang digunakan oleh sistem pembawa pesan kedua seperti adrenalin.

Inositol adalah pembawa pesan larut yang menjalankan fungsinya di sitosol, sedangkan diasilgliserol larut dalam lemak dan tetap terikat di membran, di mana ia juga berfungsi sebagai pembawa pesan.

Demikian pula, pada tanaman telah ditentukan bahwa turunan terfosforilasi dari fosfatidilinositol juga memiliki fungsi penting dalam kaskade pensinyalan sel.

Referensi

  1. Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol synthase dari jaringan mamalia. Biochimica et Biophysica Acta .
  2. Lucky, M. (2008). Biologi struktural membran: dengan dasar biokimia dan biofisika . Pers Universitas Cambridge.
  3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Harper’s Illustrated (edisi ke-28). McGraw-Hill Medis.
  4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-5).
  5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokimia lipid, lipoprotein dan membran. Dalam Biokimia Komprehensif Baru Vol.36 (edisi ke-4). lain.