포스파티딜이노시톨

Phosphatidylinositol
포스파티딜이노시톨

상이한 분리된 성분들의 개요를 갖는 포스파티딜이니시톨 분자를 묘사하는 것; 이노시톨, 인산염, 글리세롤-백본, sn-1 아실 사슬, sn-2 아실 사슬. BioRender.com 에서 Mathias Sollie Sandsdalen이 만들고 N.J. Blunsom 및 S.에서 수정했습니다. 콕크로프트.[1]
이름
IUPAC명
[(2R)-3-[hydroxy-[(5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxycyclohexyl]oxyphosphoryl]oxy-2-octadecanoyloxypropyl] (8Z,11Z,14Z,17Z)-icosa-8,11,14,17-tetraenoate
기타명
  • PI
  • PtdIns
식별자
ChEBI
드럭뱅크
특성.
C47H83O13P
어금니 질량 887,104 g/mol, 지방산 조성의 중성 - 18:0, 20:4
달리 명시된 경우를 제외하고 표준 상태의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다(25°C [77°F], 100kPa).
checkY verify(무엇입니까?)

포스파티딜이노시톨 또는 이노시톨 인지질은 생체 분자입니다. 19세기 후반 레온 마퀴엔과 요한 요제프 폰 셰러가 발견했을 때 처음에는 "이노사이트"라고 불렸습니다. 박테리아에서 발견되었지만 나중에 진핵생물에서도 발견되었고, 신호 분자임이 밝혀졌습니다.

생체 분자는 9가지 다른 이성질체로 존재할 수 있습니다. 인산기, 2개의 지방산 사슬, 1개의 이노시톨 당 분자를 포함하는 지질입니다. 일반적으로 인산기는 (생리학적 pH 값에서) 음전하를 갖습니다. 결과적으로 분자는 양친매성입니다.

분자의 생산은 소포체에 국한됩니다.

포스파티딜이노시톨의 역사

포스파티딜이노시톨(PI)과 그 유도체는 19세기 후반 요한 요제프 폰 셰러(Johann Joseph von Scherer[2])와 레온 마퀸(Léon Maquenne[3][4][5])이 발견한 것으로 거슬러 올라가는 풍부한 역사를 가지고 있습니다. 처음에는 달콤한 맛을 바탕으로 "이노시톨"로 알려졌던 이노시톨의 분리 및 특성화는 사이클로헥산올 구조를 이해하기 위한 기초를 마련했습니다. 테오도어 포스테르낙의 연구는 진핵 조직에서 발견되는 주요 형태인 myo-inositol의[6][7][8] 구성을 더욱 밝혀냈습니다. 이노시톨 이성질체와 그 생리적 기능에 대한 연구는 다양한 유기체에서 복잡한 상호 작용을 밝혀냈습니다.

지질, 특히 PI에서 이노시톨의 에스테르화된 존재는 박테리아에서 처음 관찰되었고 나중에 Clinton Ballou와[9][10] Dan Brown과[11] 같은 연구자들에 의해 진핵생물에서 확인되었습니다. 그들의 선구적인 연구는 PI의 구조와 인산화된 형태를 확립하고 신호 분자로서의 역할을 밝혀냈습니다. 이노시톨 명명법과 이성질체의 복잡성에도 불구하고 현대 연구는 세포 생리학과 신호 전달 경로에서 그들의 다양한 기능에 대한 이해를 크게 발전시켰습니다.

PI와 그 유도체의 발견은 세포 신호 전달에서의 복잡한 역할과 함께 생화학 분야에서 중요한 장을 장식합니다. 이노시톨의 구조에 대한 초기 조사부터 다양한 이성질체 및 생리학적 기능의 확인에 이르기까지 이노시톨 화합물에 대한 연구는 세포 과정에 대한 새로운 통찰력을 계속해서 밝혀내고 있습니다.

구조와 화학

포스파티딜이노시톨(PI)은 인산기, 2개의 지방산 사슬, 1개의 이노시톨 분자로 구성된 지질입니다. 포스파티딜글리세라이드 계열에 속하며, 전형적으로 진핵세포막의 세포질 쪽에서 부성분으로 발견됩니다. 인산기는 생리학적[13] pH에서 분자에 음전하를 부여합니다.

PI는 myo-, skylo-, muco-, epi-, neo-, alo-, D-chiro-, L-chiro-, cis-inositol의 9가지 형태로 존재할 수 있습니다. 이러한 이성질체는 생물학에서 일반적이며 미각 감각, 인산염 수준 조절, 대사 플럭스, 전사, mRNA 수출 및 번역, 인슐린 신호 전달, 배아 발달 및 스트레스 반응과 같은 많은 기능을 가지고 있습니다. 시스이노시톨은 자연에서[14] 발견되지 않는 유일한 이성질체입니다.

PI는 글리세롤 백본, 2개의 비극성 지방산 꼬리 및 이노시톨 극성 헤드 그룹으로[15] 치환된 인산기를 포함하는 글리세롤 인지질 구조로 인해 극성 및 비극성 영역을 모두 갖는 양친매성 특성을 나타냅니다.

포스포이노시티드

인산화된 형태의 포스파티딜이노시톨(PI)은 포스포이노시티드(phosphoinositide)라고 불리며 지질 신호 전달, 세포 신호 전달 및 막 이동에서 중요한 역할을 합니다. 이노시톨 고리는 7가지 다른 조합으로 3개, 4개, 5개의 하이드록실기에 있는 다양한 키나제에 의해 인산화될 수 있습니다. 그러나 2개와 6개의 하이드록실기는 일반적으로 입체 장애로 인해 인산화되지 않습니다.[16]

다음의 포스포이노시티드의 7가지 변형이 모두 동물에서 발견되었습니다.

포스파티딜이노시톨 모노인산염:

포스파티딜이노시톨 비인산:

포스파티딜이노시톨 삼인산:

이러한 포스포이노시티드는 PIP를3 제외하고 식물 세포에서도 발견됩니다.[17][18][19]

가수분해

포스파티딜이노시톨(PI) 대사의 중요성은 잠재적인 형질도입 메커니즘으로서의 역할에 있으며, 이는 PI의 호르몬 및 신경전달물질 유도 가수분해를 보여주는 연구에서 분명합니다. 가수분해는 효소 PI 4-키나제 알파(PI4Kα)가 PI를 PI 4-인산(PI4P)으로 전환한 후 효소 PI 4-인산-5-키나제(PI4P5K)에 의해 PI(4,5)이인산(PI(4,5)P2)으로 전환되는 것으로 시작됩니다. PI(4,5)P는2 인지질분해효소 C(PLC)에 의해 가수분해되어 두 번째 전달자인 이노시톨(1,4,5) 삼인산(IP3)과 디아실글리세롤(DG)을 형성합니다. 그리고 DG는 DG 키나제(DGK)에 의해 인산(PA)으로 인산화됩니다. PA는 또한 인지질분해효소 D(PLD)에 의해 포스파티딜콜린(PC)으로부터 직접 생성됩니다. 지질 전달 단백질은 막 사이에서 PI와 PA의 교환을 촉진하여 PI 합성이[20][21][22] 불가능한 미토콘드리아와 같은 소기관에서도 원형질막의 수용체 메커니즘에 대한 이용 가능성을 보장합니다.

원형질막 및 소포체(Endoplasmic Reticulum, ER)에서 가수분해 및 생합성 과정을 묘사합니다. 각각의 효소적 과정 및 반응에 대한 PI의 사이클을 설명합니다. BioRender.com 에서 Mathias Sollie Sandsdalen이 만들고 N.J. Blunsom 및 S.에서 수정했습니다. 콕크로프트.[20]

생합성

포스파티딜이노시톨(PI)의 합성은 세포의 가장 큰 막 구성인 소포체(Endoplasmatic Reticum, ER)에 국한됩니다.[23] 이 부위는 또한 대부분의 인지질, 즉 포스파티딜콜린(PC), 포스파티딜에탄올아민(PE), 포스파티딜세린(PS) 및 트리아실글리세롤(TG)에 합성에 기여합니다.[24] 합성에는 일련의 효소 반응이 포함됩니다.

PI의 생합성 및 인산화는 주로 이미 거주하는 키나제에 의해 소기관의 세포질 대면 표면에 국한되지만 구체적으로 ER에는 국한되지 않습니다. PI의 De novo PI 합성은 sn-1 아실 사슬 위치에서 GPAT 효소에 의한 글리세르알데히드-3-인산(G-3-P)의 아실화 과정으로 시작됩니다.[25] 그런 다음 sn-2 아실 사슬 위치에서 LPAAT1, LPAAT2 및 LPAAT3 효소를 사용한 두 번째 아실화가 진행됩니다.[26] 이 이중 단계 과정은 G-3-P를 인산(PA)으로 아실화합니다.

PA는 CDP-디아글리세롤 합성효소라는 과정에 의해 중간 CDP-디아실글리세롤(CDP-DG)로 전환됩니다. 이 합성은 CDS1과 CDS2, CDS- 효소의 사용에 의해 촉매됩니다. 마지막 효소 과정에서 CDP-DG와 이노시톨은 효소 PI 합성효소(PIS)에 의해 촉매되어 PI로 합성됩니다.[27][28]

참고문헌

  1. ^ Blunsom, Nicholas J.; Cockcroft, Shamshad (2020). "Phosphatidylinositol synthesis at the endoplasmic reticulum". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1865 (1). doi:10.1016/j.bbalip.2019.05.015. PMID 31173893. S2CID 182948709.
  2. ^ Scherer, Johann J. (1850). "Uber eine neue aus dem Muskelfleisch gewonnene Zuckerart". Liebigs Ann. Chem. 73 (3): 322. doi:10.1002/jlac.18500730303.
  3. ^ Maquenne, Léon (1887). "Préparation, proprietés et constitution se l'inosite". C.R. Hebd. Séance, Acad. Sci. Paris. 104: 225-227.
  4. ^ Maquenne, Léon (1887). "Sur les propriétés de l'inosite". C.R. Hebd. Séance, Acad. Sci. Paris. 104: 297-299.
  5. ^ Maquenne, Léon (1887). "Sur quelques dérivés de l'inosite". C.R. Hebd. Séance, Acad. Sci. Paris. 104: 1719-1722.
  6. ^ Posternak, Théodore (1942). "Recherches dans la série des cyclites VI. Sut la configuration de la méso-inosite, de la scyllite et d'un inosose obtenu par voie biochimique (scyllo-ms-inosose)". Helv. Chim. Acta. 25 (4): 746-752. doi:10.1002/hlca.19420250410.
  7. ^ Dangschat, Gerda (1942). "Acetonierung und Konfiguration des Meso-inosits". Die Naturwissenschaften (in German). 30 (9–10): 146–147. Bibcode:1942NW.....30..146D. doi:10.1007/BF01475387. ISSN 0028-1042. S2CID 38695213.
  8. ^ Falkenburger, Björn H.; Jensen, Jill B.; Dickson, Eamonn J.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010). "SYMPOSIUM REVIEW: Phosphoinositides: lipid regulators of membrane proteins: Phosphoinositides instruct membrane proteins". The Journal of Physiology. 588 (17): 3179–3185. doi:10.1113/jphysiol.2010.192153. PMC 2976013. PMID 20519312.
  9. ^ Pizer, Frances Lane; Ballou, Clinton E. (1959). "Studies on myo-Inositol Phosphates of Natural Origin". Journal of the American Chemical Society. 81 (4): 915–921. doi:10.1021/ja01513a040. ISSN 0002-7863.
  10. ^ Ballou, Clinton E.; Pizer, Lewis I. (1959). "SYNTHESIS OF AN OPTICALLY ACTIVE myo-INOSITOL 1-PHOSPHATE". Journal of the American Chemical Society. 81 (17): 4745. doi:10.1021/ja01526a074. ISSN 0002-7863.
  11. ^ Brown, D. M.; Clark, B. F. C.; Letters, R. (1961). "732. Phospholipids. Part VII. The structure of a monophosphoinositide". Journal of the Chemical Society (Resumed): 3774–3779. doi:10.1039/jr9610003774. ISSN 0368-1769.
  12. ^ Irvine, Robin F. (2016). "A short history of inositol lipids". Journal of Lipid Research. 57 (11): 1987–1994. doi:10.1194/jlr.R071712. PMC 5087877. PMID 27623846.
  13. ^ Kooijman, Edgar E.; King, Katrice E.; Gangoda, Mahinda; Gericke, Arne (2009-10-13). "Ionization Properties of Phosphatidylinositol Polyphosphates in Mixed Model Membranes". Biochemistry. 48 (40): 9360–9371. doi:10.1021/bi9008616. ISSN 0006-2960. PMID 19725516.
  14. ^ Thomas, Mark P.; Mills, Stephen J.; Potter, Barry V. L. (2016-01-26). "The "Other" Inositols and Their Phosphates: Synthesis, Biology, and Medicine (with Recent Advances in myo -Inositol Chemistry)". Angewandte Chemie International Edition. 55 (5): 1614–1650. doi:10.1002/anie.201502227. ISSN 1433-7851. PMC 5156312. PMID 26694856.
  15. ^ Hoener, Marius C.; Brodbeck, Urs (1992). "Phosphatidylinositol-glycan-specific phospholipase D is an amphiphilic glycoprotein that in serum is associated with high-density lipoproteins". European Journal of Biochemistry. 206 (3): 747–757. doi:10.1111/j.1432-1033.1992.tb16981.x. ISSN 0014-2956. PMID 1606959.
  16. ^ Falkenburger, Björn H.; Jensen, Jill B.; Dickson, Eamonn J.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010-09-01). "SYMPOSIUM REVIEW: Phosphoinositides: lipid regulators of membrane proteins: Phosphoinositides instruct membrane proteins". The Journal of Physiology. 588 (17): 3179–3185. doi:10.1113/jphysiol.2010.192153. PMC 2976013. PMID 20519312.
  17. ^ Muller-Roeber B, Pical C (2002). Inositol Phospholipid Metabolism in Arabidopsis. Characterized and Putative Isoforms of Inositol Phospholipid Kinase and Phosphoinositide-Specific Phospholipase C.
  18. ^ Falkenburger, Björn H.; Jensen, Jill B.; Dickson, Eamonn J.; Suh, Byung-Chang; Hille, Bertil (2010-09-01). "SYMPOSIUM REVIEW: Phosphoinositides: lipid regulators of membrane proteins: Phosphoinositides instruct membrane proteins". The Journal of Physiology. 588 (17): 3179–3185. doi:10.1113/jphysiol.2010.192153. PMC 2976013. PMID 20519312.
  19. ^ Tabaei, Seyed R.; Guo, Feng; Rutaganira, Florentine U.; Vafaei, Setareh; Choong, Ingrid; Shokat, Kevan M.; Glenn, Jeffrey S.; Cho, Nam-Joon (2016-05-17). "Multistep Compositional Remodeling of Supported Lipid Membranes by Interfacially Active Phosphatidylinositol Kinases". Analytical Chemistry. 88 (10): 5042–5045. doi:10.1021/acs.analchem.6b01293. ISSN 0003-2700. PMC 5291064. PMID 27118725.
  20. ^ a b Blunsom, Nicholas J.; Cockcroft, Shamshad (2020). "Phosphatidylinositol synthesis at the endoplasmic reticulum". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids. 1865 (1): 158471. doi:10.1016/j.bbalip.2019.05.015. PMID 31173893. S2CID 182948709.
  21. ^ Berridge, Michael J. (1981). "Phosphatidyldmositol hydrolysis: A multifunctional transducing mechanism". Molecular and Cellular Endocrinology. 24 (2): 115–140. doi:10.1016/0303-7207(81)90055-1. PMID 6117490. S2CID 27566538.
  22. ^ Ivanova, Adelina; Atakpa-Adaji, Peace (2023). "Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and calcium at ER-PM junctions — Complex interplay of simple messengers". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1870 (6): 119475. doi:10.1016/j.bbamcr.2023.119475. PMID 37098393.
  23. ^ Schink, Kay O.; Tan, Kia-Wee; Stenmark, Harald (2016). "Phosphoinositides in Control of Membrane Dynamics". Annual Review of Cell and Developmental Biology. 32 (1): 143–171. doi:10.1146/annurev-cellbio-111315-125349. ISSN 1081-0706. PMID 27576122.
  24. ^ Choy, Christopher H.; Han, Bong-Kwan; Botelho, Roberto J. (2017). "Phosphoinositide Diversity, Distribution, and Effector Function: Stepping Out of the Box". BioEssays. 39 (12). doi:10.1002/bies.201700121. ISSN 0265-9247. PMID 28977683. S2CID 22778474.
  25. ^ Ridgway, Neale D. (2016), "Phospholipid Synthesis in Mammalian Cells", Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes, Elsevier, pp. 209–236, doi:10.1016/b978-0-444-63438-2.00007-9, ISBN 978-0-444-63438-2, S2CID 89265741, retrieved 2024-02-15
  26. ^ Chatterjee, Soumya Deep; Zhou, Juan; Dasgupta, Rubin; Cramer-Blok, Anneloes; Timmer, Monika; van der Stelt, Mario; Ubbink, Marcellus (2021). "Protein Dynamics Influence the Enzymatic Activity of Phospholipase A/Acyltransferases 3 and 4". Biochemistry. 60 (15): 1178–1190. doi:10.1021/acs.biochem.0c00974. ISSN 0006-2960. PMC 8154263. PMID 33749246.
  27. ^ Bunney, Tom D.; Katan, Matilda (2011). "PLC regulation: emerging pictures for molecular mechanisms". Trends in Biochemical Sciences. 36 (2): 88–96. doi:10.1016/j.tibs.2010.08.003. PMID 20870410.
  28. ^ Ivanova, Adelina; Atakpa-Adaji, Peace (2023). "Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and calcium at ER-PM junctions — Complex interplay of simple messengers". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 1870 (6): 119475. doi:10.1016/j.bbamcr.2023.119475. PMID 37098393.

외부 링크