スフィンゴ脂質の特性、機能、グループ、合成および代謝



の スフィンゴ脂質 それらは、生体膜中に存在する３つの主要な脂質ファミリーのうちの１つを表す。グリセロリン脂質およびステロールのように、それらは親水性極性領域および疎水性無極性領域を有する両親媒性分子である。.

彼らは、最初の3つの異なるクラスに属する3つのスフィンゴ脂質（スフィンゴミエリン、セレブロシドおよびcerebrosulfatida）に記載のヨハン・W. L. Thudichum、によって1884年に記述された知られています：fosfoesfingolípidos、スフィンゴ糖脂質中性および酸性.

グリセロリン脂質とは異なり、スフィンゴ脂質は主骨格としてグリセロール3-リン酸の分子上に構築されたが、スフィンゴシン、アミド結合によって連結された長い炭化水素鎖を有するアミノアルコールから誘導される化合物であるれていません.

複雑さおよび多様性の観点から、哺乳動物におけるスフィンゴ脂質について少なくとも５つの異なる種類の塩基が知られている。これらの塩基は、与えられることができる極性基の複数のバリエーションに加えて、可変長および飽和度を有する20種類以上の異なる脂肪酸と組み合わせることができる。.

生体膜は約２０％のスフィンゴ脂質を有する。これらは、細胞内で、構造的なものからシグナル伝達まで、そして異なる細胞コミュニケーションプロセスの制御まで、多様で重要な機能を持っています.

これらの分子の分布は、それらが存在するオルガネラの機能に応じて変化するが、通常、スフィンゴ脂質の濃度は、内部単層および他の区画に対して原形質膜の外部単層においてはるかに高い。.

ヒトには少なくとも60種のスフィンゴ脂質があります。それらの多くは神経細胞膜の重要な成分であるが、他のものはとりわけ重要な構造的役割を果たすかまたはシグナル伝達、認識、細胞分化、病因、プログラム細胞死に関与する。.

索引

  • 1つの構造
  • 2つの特徴
  • 3つの機能
    • 3.1 - 構造関数
    • 3.2 - シグナリング機能
    • 膜内の3.3-As受容体
  • 4グループのスフィンゴ脂質
    • 4.1スフィンゴミエリン
    • 4.2中性糖脂質またはスフィンゴ糖脂質（無負荷）
    • 4.3ガングリオシドまたは酸性スフィンゴ糖脂質
  • 5合成
    • 5.1セラミド骨格の合成
    • 5.2特定のスフィンゴ脂質の形成
  • 6代謝
    • 6.1規制
  • 7参考文献

E構造

全てのスフィンゴ脂質は、長鎖脂肪酸と縮合して長鎖塩基（ＬＣＢ）としても知られるスフィンゴイド塩基を形成するＬ−セリンから誘導される。.

最も一般的な塩基はスフィンガニンおよびスフィンゴシンであり、これらはスフィンゴシンの脂肪酸の炭素４と５の間のトランス二重結合の存在においてのみ互いに​​異なる。.

スフィンゴシンの炭素１、２および３は、グリセロリン脂質のグリセロール炭素と構造的に類似している。脂肪酸がアミド結合によってスフィンゴシンの炭素２に結合すると、セラミドが生成され、これはジアシルグリセロールに非常に類似した分子であり、最も単純なスフィンゴ脂質を表す。.

これらの脂質の疎水性領域を構成する長鎖脂肪酸は非常に多様であり得る。長さは、異なる飽和度を持つことがある14から22個の炭素原子、通常は炭素4から5の間で変化します.

４位または６位では、それらは他の位置にヒドロキシル基および二重結合を有することができ、あるいはメチル基として分岐さえ有することができる。.

特徴

アミド結合によってセラミドに結合された脂肪酸の鎖は一般に飽和しており、グリセロリン脂質に見られるものよりも長くなる傾向があり、これはこれらの生物学的活性にとって極めて重要であると思われる。.

スフィンゴ脂質骨格の際立った特徴は、中性pHでは脂質分子の中では稀な、正の実効電荷を持つことができるということです。.

しかしながら、アミノ基のｐＫａは、７〜８の間の単純なアミンに対して低いので、分子の一部は生理学的ｐＨで負荷されず、これは、二重層の間のこれらの「自由な」移動を説明し得る。.

スフィンゴ脂質の伝統的な分類は、特に極性頭部基の置換に関して、セラミド分子が受けることができる複数の修飾から生じる。.

機能

スフィンゴ脂質は、動物、植物、真菌、さらには原核生物やウイルスに不可欠です。.

-構造機能

スフィンゴ脂質は、それらの流動性、厚さおよび湾曲を含む膜の物理的性質を調節する。これらの特性を調節することはまたそれらに膜タンパク質の空間的組織化に直接影響を与える。.

脂質の「いかだ」に

生体膜では、脂質ラフトと呼ばれるコレステロール分子とスフィンゴ脂質によって形成される流動性の低い動的ドメインを検出できます。.

これらの構造は天然に生じ、内在性タンパク質、細胞表面受容体およびシグナル伝達タンパク質、トランスポーター、およびグリコシルホスファチジルイノシトール（ＧＰＩ）アンカーを有する他のタンパク質と密接に関連している。.

-シグナリング機能

それらは、セカンドメッセンジャーとして機能するシグナル伝達分子として、または細胞表面受容体に対する分泌リガンドとして機能する.

二次メッセンジャーがカルシウム恒常性、細胞増殖、腫瘍形成およびアポトーシスの抑制の調節に参加することができるので。さらに、多くの内在性および末梢膜タンパク質の活性は、それらのスフィンゴ脂質との会合に依存する。.

それらの環境との多くの細胞間および細胞相互作用は、原形質膜の外面への異なる極性基のスフィンゴ脂質の曝露に依存する.

スフィンゴ糖脂質およびレクチンの結合は、ミエリンと軸索との会合、好中球の内皮への付着などにとって極めて重要である。.

あなたの新陳代謝の副産物

最も重要なシグナル伝達スフィンゴ脂質は、長鎖塩基またはスフィンゴシンおよびセラミド、ならびにそれらのリン酸化誘導体、例えばスフィンゴシン1-リン酸である。.

多くのスフィンゴ脂質の代謝産物は、増殖、分化、アポトーシスなどの複雑な細胞の行動を制御する、複数の下流の標的（プロテインキナーゼ、リンタンパク質、ホスファターゼなど）を活性化または阻害します。.

-膜内の受容体として

病原体の中には、スフィンゴ糖脂質を受容体として使用して宿主細胞への侵入を媒介したり、それらに毒性因子を送達したりする.

スフィンゴ脂質は、分泌、エンドサイトーシス、走化性、神経伝達、血管新生および炎症などの複数の細胞事象に関与することが示されている。.

それらは膜輸送にも関与しており、それがそれらが受容体の内在化、異なる刺激に応答した分泌小胞の秩序化、移動および融合に影響を与える理由である。.

スフィンゴ脂質グループ

スフィンゴ脂質には3つのサブクラスがあり、すべてセラミドに由来し、極性基によって互いに異なります。すなわち、スフィンゴミエリン、糖脂質、ガングリオシドです。.

スフィンゴミエリン

これらは極性頭部基としてホスホコリンまたはホスホエタノールアミンを含有するので、それらはグリセロリン脂質と共にリン脂質として分類される。それらは、それらの極性頭部に電荷を持たないので、もちろん、三次元構造および一般的特性においてホスファチジルコリンに似ている。.

それらは動物細胞の原形質膜に存在し、特にミエリン、いくつかのニューロンの軸索を囲みそして隔離する鞘に豊富に存在する。.

糖脂質または中性スフィンゴ糖脂質（無負荷）

それらは主に原形質膜の外面に見られ、セラミド部分の炭素１のヒドロキシルに直接結合した極性頭部基として１つ以上の糖を有する。それらはリン酸基を持たない。 pH 7では電荷を持たないため、中性糖脂質と呼ばれます。.

セレブロシドはセラミドに結合した単一分子の糖を有する。ガラクトースを含むものは、非神経組織細胞の原形質膜に見られます。グロボシドは、2つ以上の糖、通常D-グルコース、D-ガラクトースまたはN-アセチル-D-ガラクトサミンを含むスフィンゴ糖脂質です。.

ガングリオシドまたは酸性スフィンゴ糖脂質

これらは最も複雑なスフィンゴ脂質です。それらは極性頭部基としてのオリゴ糖および１つ以上の末端シアル酸とも呼ばれるＮ−アセチルムラミン酸残基を有する。シアル酸はｐＨ７でガングリオシドに負電荷を与え、それが中性スフィンゴ糖脂質と区別される。.

このクラスのスフィンゴ脂質の命名は、極性頭部のオリゴ糖部分に存在するシアル酸残基の量に依存する.

合成

長鎖塩基分子またはスフィンゴシンは小胞体（ER）で合成され、これらの脂質の頭部への極性基の付加はゴルジ複合体の後半で起こる。哺乳動物では、ミトコンドリアでもスフィンゴ脂質の合成が起こることがあります.

ゴルジ複合体におけるそれらの合成を完了した後、スフィンゴ脂質は、小胞によって媒介されるメカニズムを通して他の細胞区画に輸送される。.

スフィンゴ脂質の生合成は、長鎖塩基の合成、アミド結合を介した脂肪酸の結合によるセラミドの生合成、そして最終的には以下の方法による複雑なスフィンゴ脂質の形成の3つの基本的事象からなる。スフィンゴイド塩基の炭素1の極性基の結合.

デノボ合成に加えて、スフィンゴ脂質はまた、スフィンゴ脂質プールを供給することができる長鎖塩基およびセラミドの置換または再利用によって形成することができる。.

セラミド骨格の合成

セラミド、スフィンゴ脂質骨格の生合成は、パルミトイル-CoA分子とL-セリンの脱炭酸縮合から始まります。反応は、ピリドキサールホスフェートに依存するヘテロ二量体セリンパルミトイルトランスフェラーゼ（ＳＰＴ）によって触媒され、生成物は３－ケトジヒドロスフィンゴシンである。.

この酵素は、β－ハロ－Ｌ－アラニンおよびＬ－シクロセリンによって阻害される。酵母では2つの遺伝子によってコードされていますが、哺乳動物ではこの酵素には3つの遺伝子があります。活性部位は小胞体の細胞質側に位置する.

この最初の酵素の役割は研究した全ての生物において保存されている。しかしながら、酵素の細胞内位置と関係している分類群の間にはいくつかの違いがあります：細菌のそれは細胞質であり、酵母、植物および動物のそれは小胞体にあります.

3-ケトエスフィンガニンは、その後、NADPH依存性3-ケトエフィンガニンレダクターゼによって還元されて、スフィンガニンを生成する。次いでジヒドロセラミドシンターゼ（スフィンガニンＮ−アシルトランスフェラーゼ）はスフィンガニンをアセチル化してジヒドロセラミドを生成する。次にセラミドは、ジヒドロセラミドデサチュラーゼ／レダクターゼによって形成され、これは４－５位に二重トランス結合を挿入する。.

哺乳動物には、セラミドシンターゼの多数のアイソフォームがあり、それぞれ特定の脂肪酸鎖を長鎖塩基に結合している。したがって、セラミドシンターゼおよび他の酵素、エロンガーゼは、スフィンゴ脂質中の脂肪酸の多様性の主な供給源を提供する。.

特異的スフィンゴ脂質の形成

スフィンゴミエリンは、ホスファチジルコリンからセラミドへのホスホコリンの転移によって合成され、ジアシルグリセロールを放出する。反応はスフィンゴ脂質とグリセロリン脂質のシグナル伝達経路を結合する.

セラミドホスホエタノールアミンは、スフィンゴミエリン合成と類似の反応でホスファチジルエタノールアミンとセラミドから合成され、一旦形成されると、スフィンゴミエリンにメチル化され得る。イノシトールリン酸セラミドはホスファチジルイノシトールからのエステル交換反応により形成される.

スフィンゴ糖脂質は、特定のグリコシルトランスフェラーゼ酵素がセラミド骨格の親水性領域におけるオリゴ糖鎖の付加に関与するゴルジ複合体において主に修飾される。.

代謝

スフィンゴ脂質分解は、極性基の修飾を除去することに関与する酵素グルコヒドロラーゼおよびスフィンゴミエリナーゼによって行われる。一方、セラミダーゼはセラミドから長鎖塩基を再生する.

ガングリオシドは、糖単位の段階的な除去を触媒する一連のリソソーム酵素によって分解され、最終的にセラミドを生成します。.

別の分解経路は、原形質膜に戻されるかまたはリソソームに輸送されるエンドサイトーシス小胞中のスフィンゴ脂質の内在化からなり、そこでそれらは特定の酸性加水分解酵素によって分解される。.

全ての長鎖塩基が再利用されるわけではなく、小胞体はこれらの末端分解のための経路を有する。この分解メカニズムは、ＬＣＢのアシル化の代わりにリン酸化からなり、ＬＣＢ−ホスフェートを切断してアシルアルデヒドおよびホスホエタノールアミンを生成するリアーゼ酵素のための可溶性基質であり得るシグナル伝達分子を生じさせる。.

規制

これらの脂質の代謝はいくつかのレベルで調節されています、それらのうちの1つはこれらの合成、その翻訳後修飾とアロステリックメカニズムに責任がある酵素です.

いくつかの調節機構は、それらが産生される細胞発生の瞬間を制御するために、または特定のシグナルに応答して、細胞特異的である。.

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