Plazmalogen
Glicerofosfolipidy o znaczeniu biochemicznym dzieli się na trzy podklasy w oparciu o podstawienie obecne w pozycji sn-1 szkieletu glicerolu : acyl , alkil i alkenyl . Spośród nich ugrupowanie alkilowe i alkenylowe w każdym przypadku tworzą eterowe , co tworzy dwa rodzaje fosfolipidów eterowych , plazmanyl (ugrupowanie alkilowe w pozycji sn-1) i plasmenyl (ugrupowanie alkenylowe z wiązaniem eterowo-winylowym w miejscu sn-1). Plazmalogeny to plazmenyle z lipidem połączonym estrowo (grupą acylową) w pozycji sn-2 szkieletu glicerolowego, chemicznie oznaczone jako 1-0(1Z-alkenylo)-2-acylo-glicerofosfolipidy. Lipid przyłączony do eteru winylowego w pozycji sn-1 może mieć postać C16:0, C18:0 lub C18:1 (nasycone i jednonienasycone), a lipid przyłączony do grupy acylowej w pozycji sn-2 może mieć postać C22:6 ω- 3 (kwas dokozaheksaenowy) lub C20:4 ω-6 (kwas arachidonowy) (oba są kwasami wielonienasyconymi). Plazmalogeny klasyfikuje się według ich głównej grupy, głównie jako plazmalogeny PC (plazmenylocholiny) i plazmalogeny PE (plazmenyletalominy). Plazmalogenów nie należy mylić z plazmanylami.
Plazmalogeny powszechnie występują w błonach komórkowych układu nerwowego , odpornościowego i sercowo-naczyniowego .
Funkcje
Plazmalogeny występują w wielu tkankach ludzkich, ze szczególnym uwzględnieniem układu nerwowego, odpornościowego i sercowo-naczyniowego. W tkance ludzkiego serca prawie 30–40% glicerofosfolipidów choliny to plazmalogeny. Jeszcze bardziej uderzający jest fakt, że 32% glicerofosfolipidów w sercu dorosłego człowieka i 20% w mózgu i aż do 70% glicerofosfolipidów osłonki mielinowej z etanoloaminą to plazmalogeny.
Chociaż funkcje plazmalogenów nie zostały jeszcze w pełni wyjaśnione, wykazano, że mogą one chronić komórki ssaków przed szkodliwym działaniem reaktywnych form tlenu . Ponadto uznano je za cząsteczki sygnalizacyjne i modulatory dynamiki błony.
Historia
Plazmalogeny zostały po raz pierwszy opisane przez Feulgena i Voita w 1924 roku na podstawie badań skrawków tkanek. W ramach metody barwienia jądra traktowano te skrawki tkanki kwasem lub chlorkiem rtęci . Spowodowało to zerwanie plazmalogenowego wiązania winylowo-eterowego z wytworzeniem aldehydów . Z kolei ten ostatni przereagował z fuksyną – kwasem siarkawym plamę stosowaną w tej metodzie barwienia jądrowego i spowodował powstanie kolorowych związków wewnątrz cytoplazmy komórek. Plazmalogeny nazwano na podstawie faktu, że te kolorowe związki były obecne w „plazmie”, czyli we wnętrzu komórki.
Biosynteza
Biosynteza plazmalogenów rozpoczyna się od połączenia enzymów macierzy peroksysomów GNPAT (acylotransferaza gliceronowo-fosforanowa) i AGPS (syntaza alkilogliceronofosforanowa) po stronie światła błony peroksysomalnej. Te dwa enzymy mogą oddziaływać ze sobą w celu zwiększenia wydajności. Dlatego fibroblasty bez aktywności AGPS mają obniżony poziom i aktywność GNPAT.
Pierwszy etap biosyntezy jest katalizowany przez GNPAT. Enzym ten acyluje fosforan dihydroksyacetonu w pozycji sn-1. Następnie następuje wymiana grupy acylowej na grupę alkilową przez AGPS. reduktazę fosforanu acylo/alkilodihydroksyacetonu zlokalizowaną zarówno w błonach siateczki peroksysomalnej, jak i endoplazmatycznej . Wszystkie inne modyfikacje zachodzą w siateczce śródplazmatycznej. Tam acylowa jest umieszczona w pozycji sn-2 przez alkil/acyl GPA acylotransferaza i grupa fosforanowa jest usuwana przez fosfatazę kwasu fosfatydowego , tworząc 1-O-alkilo-2-acylo-sn-glicerol.
Stosując CDP-etanoloaminę, fosfotransferaza tworzy 1-O-alkilo-2-acylo-sn-GPEtn. Po odwodornieniu w pozycjach 1 i 2 grupy alkilowej przez system transportu elektronów i desaturazę plazmanyloetanoloaminową ostatecznie tworzy się wiązanie eterowo-winylowe plazmalogenów. Zidentyfikowano białko odpowiadające desaturazie plazmanyloetanoloaminy i nazwano je CarF u bakterii i PEDS1 (TMEM189) u ludzi (i zwierząt). Plazmenylocholina powstaje z 1-O-alkilo-2-acylo-sn-glicerolu przez fosfotransferazę cholinową . Ponieważ nie ma desaturazy plazmenylocholiny, plazmalogeny choliny mogą powstawać dopiero w wyniku hydrolizy plazmalogenów etanoloaminowych do 1-O-(1Z-alkenylo)-2-acylo-sn-glicerolu, który można modyfikować za pomocą fosfotransferazy cholinowej i choliny CDP.
Patologia
Zaburzenia biogenezy peroksysomów są zaburzeniami autosomalnymi recesywnymi, często charakteryzującymi się upośledzoną biosyntezą plazmalogenu. W takich przypadkach enzym peroksysomalny GNPAT, niezbędny na początkowych etapach biosyntezy plazmalogenu, jest błędnie zlokalizowany w cytoplazmie, gdzie jest nieaktywny. Ponadto mutacje genetyczne w GNPAT lub AGPS mogą skutkować niedoborami plazmalogenu, co prowadzi do rozwoju odpowiednio chondrodysplazji kłączowej (RCDP) typu 2 lub 3. W takich przypadkach obie kopie GNPAT lub AGPS Aby choroba mogła się ujawnić, gen musi zostać zmutowany. W przeciwieństwie do zaburzeń biogenezy peroksysomów, inne aspekty składania peroksysomów u pacjentów z RCDP2 i RCDP3 są normalne, podobnie jak ich zdolność do metabolizowania bardzo długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. U osób z poważnymi niedoborami plazmalogenu często obserwuje się nieprawidłowy rozwój neurologiczny, wady rozwojowe szkieletu, zaburzenia oddychania i zaćmę.
Niedobory poziomów plazmalogenu przyczyniają się do patologii w zespole Zellwegera .
Myszy z nokautem plazmalogenu wykazują podobne zmiany, takie jak zatrzymanie spermatogenezy , rozwój zaćmy i defekty mielinizacji ośrodkowego układu nerwowego .
Wykazano, że łańcuchy alkilowe plazmalogenu sprzyjają lub hamują śmierć komórek w wyniku ferroptozy , w zależności od stopnia ich nasycenia.
Podczas zapalenia
Podczas zapalenia mieloperoksydaza pochodząca z neutrofilów wytwarza kwas podchlorawy , który powoduje oksydacyjne chlorowanie plazmalogenów w łańcuchu sn-1 poprzez reakcję z wiązaniem eteru winylowego . Kilku badaczy bada obecnie wpływ chlorowanych lipidów na patologię.
Możliwe powiązania chorobowe
Brak dobrych metod oznaczania plazmalogenu utrudnia naukowcom ocenę, w jaki sposób plazmalogen może być zaangażowany w choroby ludzkie inne niż RCDP i widmo Zellwegera, w przypadku których udział jest pewny. Istnieją pewne dowody u ludzi wskazujące, że niski poziom plazmalogenów ma związek z patologią dysplazji oskrzelowo-płucnej , która jest ważnym powikłaniem przedwczesnego porodu . Jedno z badań pokazuje, że u osób chorych na POChP poziom plazmalogenu jest obniżony palących w porównaniu z osobami niepalącymi. Istnieją pewne dowody pochodzące od ludzi i zwierząt, że poziom plazmalogenów w mózgu jest obniżony w przypadku chorób neurodegeneracyjnych , w tym choroby Alzheimera , choroby Parkinsona , choroby Niemanna-Picka, typu C , zespołu Downa i stwardnienia rozsianego . Nie jest jasne, czy jest to przyczynowy lub korelacyjny. Badanie na myszach wykazało, że plazmalogeny mogą eliminować defekty synaptyczne związane ze starzeniem się.
Ewolucja
Oprócz ssaków plazmalogeny występują także u bezkręgowców i organizmów jednokomórkowych, pierwotniaków . Wśród bakterii stwierdzono je u wielu gatunków beztlenowych, w tym Clostridia , Megasphaera i Veillonella . Wśród bakterii tlenowych plazmalogeny występują w myksobakteriach, a ich desaturaza plazmanyloetanoloaminowa (CarF) wymagana do wytworzenia wiązania eteru winylowego, a tym samym plazmalogenu, jest konserwowana jako TMEM189 u ludzi (i zwierząt). Wykazano, że plazmalogeny mają złożoną historię ewolucyjną opartą na fakcie, że ich szlaki biosyntezy różnią się u organizmów tlenowych i beztlenowych.
Niedawno wykazano, że czerwone krwinki ludzi i małp człekokształtnych ( szympansów , goryli i orangutanów ) różnią się składem plazmalogenowym. Stwierdzono, że całkowity poziom plazmalogenu w czerwonych krwinkach jest niższy u ludzi niż u szympansów czy goryli , ale wyższy niż u orangutanów . Dane dotyczące ekspresji genów wszystkich tych gatunków skłoniły autorów do spekulacji, że może to być inny człowiek i małpa wielka komórki i tkanki różnią się poziomem plazmalogenu. Chociaż konsekwencje tych potencjalnych różnic nie są znane, różnice międzygatunkowe w plazmalogenach tkankowych mogą wpływać na funkcje narządów i wiele procesów biologicznych.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Plazmalogeny w Narodowej Bibliotece Medycyny Stanów Zjednoczonych Nagłówki tematów medycznych (MeSH)
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
