该鞘磷脂是动物组织中最丰富的神经鞘脂:已知在研究迄今所有细胞膜发生。就极性头基而言,它与磷脂酰胆碱具有结构相似性,因此也被分类为磷脂(phosphosphingolipid)。
在1880年代,科学家约翰·图杜希姆(Johann Thudichum)从脑组织中分离了一种醚溶性脂质成分,并将其命名为鞘磷脂。后来,在1927年,据报道这种鞘脂的结构为N-酰基-鞘氨醇-1-磷酸胆碱。
鞘磷脂的结构(资料来源:英文维基百科的Jag123,通过Wikimedia Commons)
像其他鞘脂一样,鞘磷脂同时具有结构和细胞信号传导功能,并且在神经组织中尤其丰富,特别是髓磷脂,髓鞘覆盖并隔离某些神经元的轴突。
已经通过鞘磷脂酶的亚细胞分级分离和酶促降解实验研究了其分布,结果表明真核细胞中鞘磷脂的一半以上存在于质膜中。但是,这取决于单元格类型。例如,在成纤维细胞中,它几乎占总脂质的90%。
该脂质的合成和代谢过程的失调导致复杂病理或脂质增生的发展。这些疾病的一个例子是遗传性尼曼-皮克病,其特征是肝脾肿大和进行性神经功能障碍。
结构体
鞘磷脂是由极性头部和两个非极性尾巴组成的两亲性分子。极性头基是磷酸胆碱分子,因此它看起来可能类似于甘油磷脂磷脂酰胆碱(PC)。但是,在这两个分子之间的界面和疏水区域方面存在实质性差异。
哺乳动物鞘磷脂分子中最常见的碱基是神经酰胺,由鞘氨醇(1,3-二羟基-2-氨基-4-十八碳烯)组成,在位置4和位置的碳之间具有反式双键。烃链的5。它的饱和衍生物Sphinganine也很常见,但发现的程度较小。
鞘磷脂的疏水尾的长度为16至24个碳原子,并且脂肪酸组成根据组织而变化。
例如,人脑白质中的鞘磷脂具有神经酸,灰质中的鞘磷脂主要含有硬脂酸,而血小板中的普遍形式是花生四烯酸。
鞘磷脂的两条脂肪酸链之间通常存在长度差异,这似乎有利于相对的单层碳氢化合物之间的“相互交叉”现象。与该鞘脂中较差的其他膜相比,这赋予了膜特殊的稳定性和特殊的性能。
在该分子的界面区域中,鞘磷脂具有在碳3处的酰胺基和自由羟基,其可以用作氢键供体和分子内和分子间键的受体,这对侧结构域和相互作用的定义很重要。与各种类型的分子。
特征
-信号
鞘氨醇新陈代谢的产物-神经酰胺,鞘氨醇,1-磷酸鞘氨醇和二酰基甘油-是重要的细胞效应器,并使其在多种细胞功能中发挥作用,例如细胞凋亡,发育和衰老,细胞信号传导等。
-结构体
由于鞘磷脂的三维“圆柱形”结构,这种脂质可以形成更紧凑和有序的膜结构域,从蛋白质的角度来看,这具有重要的功能意义,因为它可以为某些完整的膜蛋白建立特定的结构域。
在脂质“筏”和小窝中
脂质筏,鞘脂的膜相或有序微域,例如鞘磷脂,一些甘油磷脂和胆固醇,代表了膜蛋白与各种功能(受体,转运蛋白等)结合的稳定平台。
小窝是质膜的内陷,可吸收带有GPI锚的蛋白质,并且富含鞘磷脂。
关于胆固醇
胆固醇由于其结构刚性而显着影响细胞膜的结构,特别是在与流动性有关的方面,这就是为什么它被认为是必不可少的元素。
因为鞘磷脂同时具有氢键供体和受体,据信它们能够与胆固醇分子形成更“稳定”的相互作用。由于这个原因,据说在膜中胆固醇和鞘磷脂的水平之间存在正相关。
合成
鞘磷脂的合成发生在高尔基体中,其中从内质网(ER)转运的神经酰胺通过磷脂酰胆碱中磷脂酰胆碱分子的转移而被修饰,同时伴随着二酰甘油分子的释放。该反应由SM合酶(神经酰胺:磷脂酰胆碱磷酸胆碱转移酶)催化。
鞘磷脂的产生还有另一种途径,其可以通过将磷酸乙醇胺从磷脂酰乙醇胺(PE)转移至神经酰胺,随后进行磷酸乙醇胺的甲基化而发生。人们认为这在某些富含PE的神经组织中尤其重要。
鞘磷脂合酶位于高尔基复合体膜的腔侧,这与鞘磷脂在大多数细胞中的胞质外定位一致。
由于鞘磷脂的极性基团的特征和明显的特定转座酶的缺乏,这种脂质的拓扑取向取决于酶合酶。
代谢
鞘磷脂的降解可以在质膜和溶酶体中发生。溶酶体水解为神经酰胺和磷酸胆碱取决于酸性鞘磷脂酶,这是一种可溶性溶酶体糖蛋白,其活性的最佳pH值约为4.5。
鞘磷脂酶催化质膜中的水解,鞘磷脂酶的pH值为7.4,操作需要二价镁或锰离子。鞘磷脂的新陈代谢和再循环中涉及的其他酶存在于不同的细胞器中,这些细胞器通过水泡运输途径相互连接。
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