Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Plasmalogens )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пример этаноламинового плазмалогена с характерной виниловой эфирной связью в положении sn-1 и сложноэфирной связью в положении sn-2

Плазмалогены - это подкласс эфирных фосфолипидов , которые обычно обнаруживаются в клеточных мембранах нервной , иммунной и сердечно-сосудистой систем . Есть два типа эфирных фосфолипидов , плазманил и плазменил . Плазменилфосфолипиды, которые включают плазмалоген и имеют эфирную связь в положении sn1 с алкенильной группой. Плазманилфосфолипиды, в отличие от них, имеют простую эфирную связь в положении sn1 с алкильной группой. [1] [2] [3]

У млекопитающих положение sn1 обычно происходит от жирных спиртов C16: 0, C18: 0 или C18: 1, тогда как положение sn2 чаще всего занято полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК). Наиболее распространенными головными группами, присутствующими в плазмалогенах млекопитающих, являются этаноламин (обозначенный плазменилэталоминами) или холин (обозначенный плазменилхолинами).

Функции [ править ]

Плазмалогены обнаружены во многих тканях человека, особенно в нервной, иммунной и сердечно-сосудистой системах. [1] [2] [3] В человеческой ткани сердца, около 30-40% холина глицерофосфолипидов являются плазмалогены. Еще более поразительным является тот факт, что 32% глицерофосфолипидов в сердце взрослого человека, 20% в мозге и до 70% глицерофосфолипидов этаноламина миелиновой оболочки являются плазмалогенами. [4]

Хотя функции плазмалогенов еще полностью не выяснены, было продемонстрировано, что они могут защищать клетки млекопитающих от повреждающего воздействия активных форм кислорода . [1] [2] [3] Кроме того, они считаются сигнальными молекулами и модуляторами мембранной динамики.

История [ править ]

Плазмалогены были впервые описаны Фельгеном и Войтом в 1924 году на основе исследований срезов тканей. [1] Они обработали эти тканевые срезы кислотой или хлоридом ртути как часть метода окрашивания ядра. Это привело к разрыву связи плазмалоген-виниловый эфир с образованием альдегидов . В своей очереди, последний реагирует с фуксином - сернистая кислотой пятном , используемым в этом способе ядерного окрашивания и привел к окрашенным соединениям внутри цитоплазмы клеток. Плазмалогены были названы на основании того факта, что эти окрашенные соединения присутствовали в «плазме» или внутри клетки. [1]

Биосинтез [ править ]

Путь синтеза плазмалогенов

Биосинтез плазмалогенов (PL) начинается с ассоциации ферментов пероксисомального матрикса GNPAT (глицеронфосфат ацилтрансфераза) и AGPS (алкилглицеронфосфатсинтаза) на просветной стороне пероксисомальной мембраны. [5] Эти два фермента могут физически взаимодействовать друг с другом для повышения эффективности. Следовательно, фибробласты без активности AGPS имеют пониженный уровень и активность GNPAT. [6] [7]

Первый этап биосинтеза катализируется GNPAT. Этот фермент ацилирует дигидроксиацетонфосфат (DHAP) в положении sn-1. За этим следует замена ацильной группы на алкильную группу с помощью AGPS. [8] Затем 1-алкил-DHAP восстанавливается до 1-O-алкил-2-гидрокси-sn-глицерофосфата (GPA) с помощью ацил / алкил-DHAP редуктазы, расположенной как в мембранах пероксисомального, так и эндоплазматического ретикулума (ER). [9] Все остальные модификации происходят в ER. Там ацильная группа помещается в положение sn-2 с помощью алкил / ацил-GPA- ацилтрансферазы, а фосфатная группа удаляется фосфатидной кислотой. фосфатаза с образованием 1-O-алкил-2-ацил-sn-глицерина.

Используя CDP-этаноламин, фосфотрансфераза образует 1-O-алкил-2-ацил-sn-GPEtn. После дегидрирования в положениях 1 и 2 алкильной группы с помощью системы переноса электронов и десатуразы плазманиэтаноламина в конце концов образуется виниловая эфирная связь плазмалогенов. Был идентифицирован белок, соответствующий десатуразе плазманиэтаноламина и названный в бактериях CarF и PEDS1 ( TMEM189) у человека (и животных). [10] [11] Плазменилхолин образуется из 1-O-алкил-2-ацил-sn-глицерина холинфосфотрансферазой . Поскольку существует не plasmenylcholine десатуразов холина плазмалогены не может быть сформированы только после гидролиза из этаноламинаPL в 1-O- (1Z-алкенил) -2-ацил-sn-глицерин, который может быть модифицирован холинфосфотрансферазой и холином CDP. [12] [13]

Патология [ править ]

Нарушения биогенеза пероксисом представляют собой аутосомно-рецессивные нарушения, часто характеризующиеся нарушением биосинтеза плазмалогенов. В этих случаях пероксисомальный фермент GNPAT, необходимый для начальных этапов биосинтеза плазмалогена, неправильно локализуется в цитоплазме, где он неактивен. Кроме того, генетические мутации в генах GNPAT или AGPS могут приводить к дефициту плазмалогенов, что приводит к развитию точечной ризомелической хондродисплазии (RCDP) типа 2 или 3 соответственно. [14] В таких случаях обе копии GNPAT или AGPSген должен быть мутирован, чтобы болезнь проявилась. В отличие от нарушений биогенеза пероксисом, другие аспекты сборки пероксисом у пациентов с RCDP2 и RCDP3 в норме, как и их способность метаболизировать жирные кислоты с очень длинной цепью. У людей с тяжелым дефицитом плазмалогенов часто наблюдаются аномалии неврологического развития, пороки развития скелета, нарушение дыхания и катаракта.[15]

Дефицит уровней плазмалогенов способствует развитию патологии при синдроме Зеллвегера . [13]

Плазмалоген- нокаутные мыши демонстрируют аналогичные изменения, такие как остановка сперматогенеза , развитие катаракты и дефекты миелинизации центральной нервной системы . [16] [17]

Во время воспаления [ править ]

Во время воспаления миелопероксидаза, полученная из нейтрофилов, вырабатывает хлорноватистую кислоту (HOCl) . HOCl вызывает окислительное хлорирование плазмалогенов в цепи sn-1, реагируя со связью простого винилового эфира . [18] Несколько исследователей в настоящее время изучают влияние хлорированных липидов на патологию.

Ссылки на возможные заболевания [ править ]

Отсутствие хороших методов для анализа плазмалогена создало трудности для ученых в оценке того, как плазмалоген может быть вовлечен в другие заболевания человека, кроме RCDP и спектра Зеллвегера, причастность к которым очевидна. [13] Есть некоторые свидетельства того, что у людей низкий уровень плазмалогенов участвует в патологии бронхолегочной дисплазии , которая является важным осложнением преждевременных родов . [13] и одно исследование показывает, что уровень плазмалогенов снижается у курильщиков с ХОБЛ по сравнению с некурящими. Есть некоторые свидетельства того, что люди и животные снижают уровни плазмалогенов в головном мозге при нейродегенеративных расстройствах, включаяБолезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона , Ниман-Пика болезнь, тип С , синдром Дауна , и рассеянный склероз , не ясно , является ли это причинной или корреляционный. [13]

Эволюция [ править ]

Помимо млекопитающих, плазмалогены также обнаруживаются у беспозвоночных и простейших одноклеточных организмов . Среди бактерий они были обнаружены у многих анаэробных видов, включая Clostridia , Megasphaera и Veillonella . Среди аэробных бактерий плазмалогены встречаются у миксобактерий, и их десатураза плазманиэтаноламина (CarF), необходимая для образования связи простого винилового эфира, и, следовательно, плазмалоген, сохраняется как TMEM189 у людей (и животных). [19] Плазмалогены имеют сложную эволюционную историю, основанную на том факте, что их биосинтетические пути различаются у аэробных и анаэробных организмов. [20]

Недавно было продемонстрировано, что красные кровяные тельца людей и человекообразных обезьян ( шимпанзе , бонобо , гориллы и орангутаны ) имеют различия в составе плазмалогенов. [3] Было обнаружено, что общий уровень плазмалогенов в эритроцитах ниже у людей, чем у бонобо, шимпанзе или горилл, но выше, чем у орангутанов. Данные по экспрессии генов у всех этих видов заставили авторов предположить, что другие клетки и ткани человека и человекообразной обезьяны различаются по уровням плазмалогена. Хотя последствия этих потенциальных различий неизвестны, межвидовые различия в тканевых плазмалогенах могут влиять на функции органов и множественные биологические процессы.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e Nagan, N .; Зеллер, РА (2001). «Плазмалогены: биосинтез и функции». Прогресс в исследованиях липидов . 40 (3): 199–229. DOI : 10.1016 / S0163-7827 (01) 00003-0 . PMID  11275267 .
  2. ^ a b c Gorgas, K .; Тейглер, А .; Komljenovic, D .; Просто, WW (2006). «Мышь с дефицитом эфирных липидов: отслеживание функций плазмалогена». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток . 1763 (12): 1511–1526. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2006.08.038 . PMID 17027098 . 
  3. ^ а б в г Мозер, AB; Steinberg, SJ; Уоткинс, Пенсильвания; Мозер, HW; Ramaswamy, K .; Зигмунд, KD; Ли, доктор наук; Эли, JJ; Райдер, О.А.; Hacia, JG (2011). «Эритроциты человека и обезьяны различаются по уровню и составу плазмалогенов» . Липиды в здоровье и болезнях . 10 : 101. DOI : 10,1186 / 1476-511X-10-101 . PMC 3129581 . PMID 21679470 .  
  4. ^ Фаруки, AA; Хоррокс, Лос-Анджелес (2001). «Плазмалогены: рабочие липиды мембран нормальных и поврежденных нейронов и глии». Невролог: Обзорный журнал по нейробиологии, неврологии и психиатрии . 7 (3): 232–245. DOI : 10.1177 / 107385840100700308 . PMID 11499402 . S2CID 85868497 .  
  5. ^ P. Brites, HR Waterham, RJ Wanders, Функции и биосинтез плазмалогенов при здоровье и болезнях, Biochim. Биофиз. Acta 1636 (2004) 219–231.
  6. ^ J. Biermann, WW Just, RJ Wanders, H. Van Den Bosch, Алкил-дигидроксиацетонфосфат-синтаза и дигидроксиацетонфосфат-ацилтрансфераза образуют белковый комплекс в пероксисомах, Eur. J. Biochem. 261 (1999) 492–499
  7. ^ D. Hardeman, H. van den Bosch, Топография биосинтеза эфирных фосфолипидов, Biochim. Биофиз. Acta 1006 (1989) 1–8.
  8. ^ AJ Браун, Ф. Снайдер, Алкилдигидроксиацетон-P-синтаза. Солюбилизация, частичная очистка, новый метод анализа и доказательства механизма пинг-понга, J. ​​Biol. Chem. 257 (1982) 8835–8839
  9. ^ П.Ф. Джеймс, А.С. Лейк, А.К. Хайра, Л.К. Ларкинс, М. Робинсон, Ф.Г. Бьюкенен, Р.А. Зеллер, Мутант клеток животных с дефицитом активности ацил / алкилдигидроксиацетонфосфатредуктазы. Влияние на биосинтез простых эфирных и диацилглицеролипидов, J. Biol. Chem. 272 (1997) 23540–23546
  10. ↑ Gallego-García A, Monera-Girona AJ, Pajares-Martínez E, Bastida-Martínez E, Pérez-Castaño R, Iniesta AA, Fontes M, Padmanabhan S, Elías-Arnanz M. синтез плазмалогена человека »(2019) Science 366 (6461) 128-132, doi: 10.1126 / science.aay1436, PMID = 31604315
  11. ^ Вернер, ER; Келлер, Массачусетс; Зайлер, S; Лакнер, К; Koch, J; Германн, М; Коассин, S; Гольдерер, G; Вернер-Фельмайер, G; Зеллер, РА; Хуло, Н; Бергер, Дж; Ватчингер, К. (7 апреля 2020 г.). «Ген TMEM189 кодирует десатуразу плазманиэтаноламина, которая вводит характерную двойную связь простого винилового эфира в плазмалогены» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (14): 7792–7798. DOI : 10.1073 / pnas.1917461117 . PMID 32209662 . 
  12. ^ TC Ли, Биосинтез и возможные биологические функции плазмалогенов, Biochim. Биофиз. Acta 1394 (1998) 129–145
  13. ^ a b c d e Браверман, штат Нью-Йорк; Мозер, AB (сентябрь 2012 г.). «Функции плазмалогенных липидов в здоровье и болезни» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная основа болезни . 1822 (9): 1442–52. DOI : 10.1016 / j.bbadis.2012.05.008 . PMID 22627108 . 
  14. ^ Wanders, R .; Уотерхэм, Х. (2006). «Пероксисомальные расстройства: дефицит единственного пероксисомального фермента». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток . 1763 (12): 1707–20. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2006.08.010 . PMID 17055078 . 
  15. ^ Rhizomelic Chondrodysplasia Punctata Type 1. Авторы Braverman NE, Moser AB, Steinberg SJ. Редакторы в: Pagon RA, Adam MP, Bird TD, Dolan CR, Fong CT, Smith RJH, Stephens K, редакторы. Источник GeneReviews [Интернет]. Сиэтл (Вашингтон): Вашингтонский университет, Сиэтл; 1993-2014 гг. 2001 16 ноя
  16. ^ Горгас K, Teigler A, D Комленович, Just WW. Мышь с дефицитом эфирных липидов: отслеживание функций плазмалогенов. Biochim Biophys Acta. 2006 декабрь; 1763 (12): 1511-26
  17. ^ Rodemer C, тайская TP, Бруггер B, Керхер T, H Вернер, Неф К., Wieland F, Горгас K, Just WW. Инактивация биосинтеза эфирных липидов вызывает мужское бесплодие, дефекты развития глаз и гипоплазию зрительного нерва у мышей. Hum Mol Genet. 1 августа 2003; 12 (15): 1881-95.
  18. ^ Альберт, Кэролайн Дж .; Кроули, Ян Р .; Сюй, Фонг-Фу; Туккани, Арун К .; Форд, Дэвид А. (29 июня 2001 г.). «Реактивные хлорирующие виды, продуцируемые миелопероксидазой, нацелены на виниловую эфирную связь плазмалогенов . ИДЕНТИФИКАЦИЯ 2-ХЛОРОГЕКСАДЕКАНАЛА» . Журнал биологической химии . 276 (26): 23733–23741. DOI : 10.1074 / jbc.M101447200 . ISSN 0021-9258 . PMID 11301330 .  
  19. ↑ Gallego-García A, Monera-Girona AJ, Pajares-Martínez E, Bastida-Martínez E, Pérez-Castaño R, Iniesta AA, Fontes M, Padmanabhan S, Elías-Arnanz M. синтез плазмалогена человека »(2019) Science 366 (6461) 128-132, doi: 10.1126 / science.aay1436, PMID = 31604315
  20. ^ Goldfine, H. (2010). «Появление, исчезновение и повторное появление плазмалогенов в эволюции» . Прогресс в исследованиях липидов . 49 (4): 493–498. DOI : 10.1016 / j.plipres.2010.07.003 . PMID 20637230 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Плазмалогены в Национальной медицинской библиотеке США по предметным медицинским рубрикам (MeSH)