Cardiolipine -structuur, synthese, functies

De Cardiolipine, Ook bekend als defathidylglycerol, is hij een lipide van de familie van glyceofosfolipiden en de groep polyglyfosfolipiden. Het wordt gevonden in het mitochondriale membraan van eukaryotische organismen, in het plasmamembraan van veel bacteriën en ook in sommige bogen.

Het werd ontdekt door Pangborn in 1942 uit de analyse van de membraanlipiden van het hartweefsel van een runder. De structuur ervan werd voorgesteld in 1956 en de chemische synthese vond ongeveer 10 jaar later plaats.

Cardiolipine -structuur (Bron: Edgar181 [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Sommige auteurs zijn van mening dat hun aanwezigheid beperkt is tot ATP-producerende membranen, zoals het geval is van mitochondriën in eukaryoten, plasmamembranen in bacteriën en hydrogenosomen (type-mmitocondria organellen) in bepaalde protisten.

The fact that cardiolipin is in the mitochondria and in the plasma membrane of bacteria has been used to reinforce the foundations of endosimbiotic theory, which establishes that the mitochondria arose in the progenitor cells of eukaryotes by phagocytosis of a bacterium, which Then he became dependent on de cel en vice versa.

De biosynthetische route bij dieren werd beschreven tussen 1970 en 1972 en vervolgens werd aangetoond dat het dezelfde route is die voorkomt in planten, gisten, schimmels en ongewervelde dieren. Het is niet erg overvloedig lipide, maar de cellen vereisen dat het goed functioneert.

Het belang van deze fosfolipide voor mitochondriën en daarom voor celmetabolisme is duidelijk wanneer de defecte werking van metabole routes geassocieerd een menselijke pathologie produceert die bekend staat als Barth's syndroom (cardioskeletale myopathie).

[TOC]

Structuur

Cardiolipine of defrospatylglycerol bestaat uit twee fosfatidezuur (gemakkelijker fosfolipide) gekoppeld aan elkaar via een glycerolmolecuul.

Fosfatidinezuur, een van de gemeenschappelijke intermediairs op de biosynthetische routes van andere fosfolipiden, bestaat uit een 3-fosfaat glycerolmolecuul, waaraan twee ketens van vetzuren worden veresteld in de posities van koolstofatomen 1 en 2, dus het is ook bekend als 1,2 -Diacylglycerol 3-fosfaat.

Kan u van dienst zijn: secundaire structuur van eiwitten: kenmerken

Daarom bestaat cardiolipine uit drie glycerolmoleculen: een centrale glycerol, samen met een fosfaatgroep in koolstof 1, een andere fosfaatgroep in koolstof 3 en een hydroxylgroep in koolstof 2; en twee "laterale" glyceroles.

De twee "laterale" glycerolmoleculen binden aan het centrale molecuul door "glycerolbruggen" door hun koolstofatomen in positie 3. In koolstofatomen van posities 1 en 2 zijn twee ketens van vetzuren en variabele verzadiging versterkend.

Cardiolipine is een lipide die al dan niet bicapas vormt, afhankelijk van de aanwezigheid of afwezigheid van divalent kationen. Dit is gerelateerd aan het feit dat het een symmetrisch molecuul is, waardoor het belangrijk is in membranen die verantwoordelijk zijn voor energietransductieprocessen.

Net als de andere lipiden van de groep polyglyphosfolipiden, heeft cardiolipine verschillende hydroxylgroepen die kunnen dienen voor de vereniging van vetzuren. Daarom heeft het meerdere positionele stereoisomeren.

Zijn vetzuren

Verschillende studies hebben vastgesteld dat vetzuren bevestigd aan de laterale glycerolmoleculen van cardiolipine typisch onverzadigd zijn, maar de mate van onverzadiging is niet bepaald.

Vervolgens kunnen dergelijke vetzuren tussen 14 en 22 koolstofatomen lengte hebben en van 0 tot 6 dubbele bindingen. Dit en het feit dat cardiolipine vier gebonden vetmoleculen heeft, impliceert dat er meerdere variabelen en combinaties van deze fosfolipide kunnen zijn.

Synthese

De biosynthese van cardiolipine, zoals te verwachten, begint met de synthese van fosfatidinezuur of 1,2-diacylglycerol 3-fosfaat uit 3-fosfaat glycerol en vetzuren en vetzuren en vetzuren en vetzuren en vetzuren en. Dit proces vindt plaats in de mitochondria van eukaryoten en in het plasmamembraan van bacteriën.

Kan u van dienst zijn: Cyclasa -adenilaat: kenmerken, typen, functies

Synthese in eukaryoten

Na het vormen reageert fosfatidinezuur met een molecuul met hoge energie analoog aan ATP: CTP. Dan staat een tussenpersoon, ook van hoge energie, bekend als fosfatidyl-CMP. De geactiveerde fosfatidil -groep wordt overgebracht naar de hydroxylgroep in de C1 -positie van het centrale glycerolmolecuul dat dient als een skelet.

Dit proces resulteert. Dit ontvangt een andere fosfatidylgroep geactiveerd uit een ander fosfatidyl-CMP-molecuul, een reactie gekatalyseerd door een fosfatidyltransferase, ook bekend als cardiolipinesynthase.

Het synthase -cardiolipine -enzym ligt in het interne mitochondriale membraan en lijkt een groot complex te vormen, althans in gisten. Het gen wordt in grote hoeveelheden uitgedrukt in rijke stoffen in mitochondriën zoals de hart, lever en skeletspier van gewervelde dieren.

De regulatie van zijn activiteit hangt grotendeels af van dezelfde transcriptiefactoren en endocriene factoren die mitochondriale biogenese moduleren.

Eenmaal gesynthetiseerd in het interne mitochondriale membraan, moet cardiolipine worden getransloceerd naar het externe mitochondriale membraan, zodat een reeks topologische processen in het membraan worden gegeven en andere structurele elementen daarvan zijn ondergebracht.

Synthese in prokaryoten

Het cardiolipinegehalte in bacteriën kan zeer variabel zijn en hangt voornamelijk af van de fysiologische toestand van de cellen: het is meestal minder overvloedig in de exponentiële fase van groei en overvloediger wanneer er reductie van is (bijvoorbeeld in de stationaire fase).

De biosynthetische route kan worden neergeschoten door verschillende stressvolle stimuli zoals energietekort of osmotische stress.

Tot de vorming van fosfatidylglycerol, is het proces in eukaryoten en prokaryoten equivalent, maar in de prokaryoten ontvangt de fosfatidylglycerol, door transcesssterificatie, een fosfatidylgroep van een andere fosfatidylglycerolmolecuul. Deze reactie wordt gekatalyseerd door een enzymfosfolipase D ook bekend als cardiolipinesynthase.

Het kan u van dienst zijn: SGLT (natriumglucosevransporteiwitten)

Deze reactie staat bekend als "transfatidilatie" -reactie (uit het Engels "Transposfatidylering "), Waar een van de fosfatidylglycerolen fungeert als een donor van de fosfatidil -groep en de andere als een acceptor.

Functie

De fysieke kenmerken van cardiolipinemoleculen maken blijkbaar bepaalde interacties mogelijk die belangrijke functies uitvoeren in de structurele organisatie van de membranen waar ze worden gevonden.

Onder deze functies zijn de discriminatie van sommige membraandomeinen, interactie of "kruising" met transmarket -eiwitten of hun subdomeinen, onder andere.

Dankzij de fysicochemische kenmerken wordt cardiolipine erkend als een lipide dat geen bápara vormt, maar wiens functie de stabilisatie kan zijn en "accommodatie" van transmembraaneiwitten in lipide bicapas.

De elektrische kenmerken ervan geven met name functies in de protonoverdrachtsprocessen die plaatsvinden in mitochondria.

Hoewel cellen kunnen overleven zonder deze fosfolipide, hebben sommige onderzoeken vastgesteld dat het vereist is voor de optimale functioneren ervan.

Referenties

1. Harayama, t., & Riezman, h. (2018). Inzicht in de diversiteit van membraanlipidesamenstelling. Nature beoordelingen moleculaire celbiologie, 19(5), 281-296.
2. Luckey, m. (2008). Biologie Structureel Membraan: met biochemische en biofysische grondslagen. Cambridge University Press.
3. Murray, r., Bender, D., Botham, k., Kennelly, p., Rodwell, V., & Weil, p. (2009). Harper's geïllustreerde biochemie (28e ed.)). McGraw-Hill Medical.
4. van Meer, g., Voelker, D. R., & Feigenson, g. W. (2008). Membraanlipiden: waar ze zijn en hoe ze zich gedragen. Natuurrecensies, 9, 112-124.
5. Vance, J. EN., & Vance, D. EN. (2008). Biochemie van lipiden, lipoproteïnen en membranen. In Nieuw begrip Biochemistry Vol. 36 (4e ed.)). Elsevier.