- estructura
- funcions
- -Senyalització
- -Estructura
- A les «basses» lipídiques i caveoles
- En relació amb el colesterol
- síntesi
- metabolisme
- referències
La esfingomielina és el esfingolípid més abundant en els teixits animals: s'ha comprovat la seva presència en totes les membranes cel·lulars estudiades fins ara. Posseeix similituds estructurals amb la fosfatidilcolina pel que fa a el grup del cap polar, de manera que també es classifica com fosfolípid (fosfoesfingolípido).
A la dècada dels anys 1880, el científic Johann Thudichum va aïllar un component lipídic èter-soluble a partir de teixit cerebral i el va batejar com esfingomielina. Més tard, l'any 1927, l'estructura d'aquest esfingolípid va ser reportada com a N -acil-esfingosina-1-fosfocolina.
Estructura de l'esfingomielina (Font: Jag123 at English Wikipedia., Via Wikimedia Commons)
A l'igual que els altres esfingolípids, l'esfingomielina té funcions tant estructurals com de senyalització cel·lular, i és especialment abundant en teixits nerviosos, concretament a la mielina, una beina que recobreix i aïlla els axons de certes neurones.
La seva distribució ha estat estudiada a través d'experiments de fraccionament subcel·lular i de degradació enzimàtica amb esfingomielinasas, i els resultats indiquen que més de la meitat de la esfingomielina en les cèl·lules eucariotes es troba a la membrana plasmàtica. Tanmateix, això depèn de el tipus cel·lular. En els fibroblasts, per exemple, representa gairebé el 90% dels lípids totals.
La desregulació dels processos de síntesi i metabolisme d'aquest lípid comporten a el desenvolupament de patologies complexes o lipidosis. Un exemple d'aquestes és la malaltia hereditària de Niemann-Pick, caracteritzada per hepatoesplenomegalia i disfunció neurològica progressiva.
estructura
La esfingomielina és una molècula amfipàtica composta per un cap polar i dues cues apolars. El grup de cap polar és una molècula de fosfocolina, pel que pot semblar similar a l'glicerofosfolípido fosfatidilcolina (PC). No obstant això, hi ha diferències substancials respecte a la regió interfacial i hidrofòbica entre aquestes dues molècules.
La base més comú en una molècula d'esfingomielina de mamífers és la ceramida, composta per la esfingosina (1,3-dihidroxi-2-amino-4-octadeceno), que posseeix un doble enllaç en trans entre els carbonis de les posicions 4 i 5 de la cadena hidrocarbonada. El seu derivat saturat, la esfinganina, també és comú, però es troba en menor proporció.
La longitud de les cues hidrofòbiques de l'esfingomielina oscil·la entre 16 i 24 àtoms de carboni i la composició d'àcids grassos varia depenent de la roba.
Les esfingomielines de la matèria blanca de el cervell humà, per exemple, posseeixen àcid nervónico, les de la matèria grisa contenen principalment àcid esteàric, i la forma prevalent en les plaquetes és el araquidonato.
Generalment hi ha una disparitat de longitud entre les dues cadenes d'àcids grassos de l'esfingomielina, el que sembla afavorir fenòmens de "interdigitació" entre els hidrocarburs en monocapes oposades. Això proporciona a la membrana una estabilitat i propietats particulars especials respecte a altres membranes més pobres en aquest esfingolípid.
A la regió interfacial de la molècula, l'esfingomielina posseeix un grup amida i un hidroxil lliure en el carboni 3, que poden servir com a donadors i acceptors de ponts d'hidrogen per enllaços intra- i intermoleculars, importants en la definició de dominis laterals i interacció amb diversos tipus de molècules.
funcions
-Senyalització
Els productes de el metabolisme de la esfingosina -ceramida, esfingosina, esfingosina 1-fosfat i diacilglicerol-, són importants efectors cel·lulars i li donen un paper en múltiples funcions cel·lulars, com l'apoptosi, el desenvolupament i envelliment, senyalització cel·lular, entre d'altres.
-Estructura
Gràcies a l'estructura tridimensional "cilíndrica" de l'esfingomielina, aquest lípid pot formar dominis de membrana més compactes i ordenats, el que té importants implicacions funcionals des del punt de vista proteic, ja que poden establir dominis específics per a algunes proteïnes integrals de membrana.
A les «basses» lipídiques i caveoles
Les basses lipídiques, fases de membrana o micro dominis ordenats de esfingolípids com l'esfingomielina, alguns glicerofosfolípids i colesterol, representen plataformes estables per a l'associació de proteïnes de membrana amb diverses funcions (receptors, transportadors, etc.).
Les caveoles són invaginacions de la membrana plasmàtica que recluten proteïnes amb àncores GPI i també són riques en esfingomielina.
En relació amb el colesterol
El colesterol, per la seva rigidesa estructural, afecta significativament l'estructura de les membranes cel·lulars, especialment en els aspectes relacionats amb la fluïdesa, de manera que es considera un element essencial.
Gràcies al fet que les esfingomielines posseeixen tant donadors com acceptors de ponts d'hidrogen, es creu que són capaços de formar interaccions més "estables" amb les molècules de colesterol. Per això es diu que hi ha una correlació positiva entre els nivells de colesterol i esfingomielina en les membranes.
síntesi
La síntesi de l'esfingomielina ocorre en el complex de Golgi, on la ceramida transportada des del reticle endoplasmàtic (ER) és modificada per la transferència d'una molècula fosfocolina provinent de la fosfatidilcolina, amb l'alliberament concomitant d'una molècula d'diacilglicerol. La reacció és catalitzada per la SM sintasa (ceramida: fosfatidilcolina fosfocolina transferasa).
Existeix també una altra via de producció d'esfingomielina que pot ocórrer per transferència d'una fosfoetanolamina des de la fosfatidiletanolamina (PE) cap a la ceramida, amb la posterior metilació de la fosfoetanolamina. Es pensa que aquesta pot ser particularment important en alguns teixits nerviosos rics en PE.
La esfingomielina sintasa es troba al costat luminal de la membrana de l'complex de Golgi, el que coincideix amb la ubicació extra citoplasmàtica de l'esfingomielina en la major part de les cèl·lules.
A causa de les característiques de el grup polar de l'esfingomielina ja l'aparent absència de translocasas específiques, l'orientació topològica d'aquest lípid depèn de l'enzim sintasa.
metabolisme
La degradació de l'esfingomielina pot ocórrer tant a la membrana plasmàtica com en els lisosomes. La hidròlisi lisosomal fins ceramida i fosfocolina depèn de l'esfingomielinasa acídica, una glicoproteïna lisosomal soluble l'activitat té un pH òptim al voltant de 4.5.
La hidròlisi a la membrana plasmàtica és catalitzada per una esfingomielinasa que treballa a pH 7.4 i que requereix d'ions de magnesi o manganès divalents per al seu funcionament. Altres enzims involucrats en el metabolisme i reciclatge de l'esfingomielina es troben en diferents orgànuls que es connecten entre si a través de les vies de transport vesicular.
referències
- Barenholz, I., & Thompson, ET (1999). Sphingomyelin: biophysical aspects. Chemistry and Physics of Lipids, 102, 29-34.
- Kanfer, J., & Hakomori, S. (1983). Sphingolipid Bioquímica. (D. Hanahan, Ed.), Handbook of Lipid Research 3 (1st ed.). Plenum Press.
- Koval, M., & Pagà, R. (1991). Intracellular transport and metabolism of sphingomyelin. Biochimic, 1082, 113-125.
- Lodish et, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5th ed.). Freeman, WH & Company.
- Millat, G., Chikh, K., Naureckiene, S., Sleat, DE, Fensom, AH, Higaki, K.,… Vanier, MT (2001). Niemann-Pick Disease Type C: Spectrum of HE1 Mutations and Genotype / Phenotype Correlations in the NPC2 Group. Am. J. Hum. Genet., 69, 1013-1021.
- Ramstedt, B., & Slotte, P. (2002). Membrane properties of sphingomyelins. FEBS Letters, 531, 33-37.
- Slotte, P. (1999). Sphingomyelin - cholesterol interactions in biological and model membranes. Chemistry and Physics of Lipids, 102, 13-27.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochemistry of lipids, lipoproteins and membranes. In New Comprehensive Bioquímica Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.