Plasmalogen
Glycerofosfolipider av biokemisk relevans delas in i tre underklasser baserat på substitutionen som finns i sn-1-positionen av glycerolskelettet : acyl , alkyl och alkenyl . Av dessa bildar alkyl- och alkenyldelen i varje fall en eterbindning , vilket ger två typer av eterfosfolipider , plasmanyl (alkyldel vid sn-1) och plasmenyl (alkenyldel med vinyleterbindning vid sn-1). Plasmalogener är plasmenyler med en ester (acylgrupp) kopplad lipid vid sn-2-positionen av glycerolryggraden, kemiskt betecknad 1-0(1Z-alkenyl)-2-acyl-glycerofosfolipider. Lipiden fäst till vinyletern vid sn-1 kan vara C16:0, C18:0 eller C18:1 (mättad och enkelomättad), och lipiden fäst till acylgruppen vid sn-2 kan vara C22:6 ω- 3 (dokosahexaensyra) eller C20:4 ω-6 (arakidonsyra), (båda är fleromättade syror). Plasmalogener klassificeras efter sin huvudgrupp, främst som PC-plasmalogener (plasmenylkoliner) och PE-plasmalogener (plasmenyletalominer). Plasmalogener ska inte förväxlas med plasmanyler.
Plasmalogener finns vanligtvis i cellmembran i nervsystemet , immunförsvaret och kardiovaskulära systemen .
Funktioner
Plasmalogener finns i många mänskliga vävnader, med särskild anrikning i nervsystemet, immunsystemet och hjärt-kärlsystemet. I mänsklig hjärtvävnad är nästan 30–40 % av kolinglycerofosfolipider plasmalogener . Ännu mer slående är det faktum att 32 % av glycerofosfolipiderna i det vuxna mänskliga hjärtat och 20 % i hjärnan och upp till 70 % av myelinskidans etanolaminglycerofosfolipider är plasmalogener.
Även om plasmalogens funktioner ännu inte har klarlagts helt, har det visats att de kan skydda däggdjursceller mot de skadliga effekterna av reaktiva syrearter . Dessutom har de varit inblandade som signalmolekyler och modulatorer av membrandynamik.
Historia
Plasmalogener beskrevs först av Feulgen och Voit 1924 baserat på studier av vävnadssnitt. De behandlade dessa vävnadssnitt med syra eller kvicksilverklorid som en del av en metod för att färga kärnan. Detta resulterade i att plasmalogenvinyl-eterbindningen bröts för att ge aldehyder . I sin tur reagerade den senare med en fuchsin - svavelsyrafärgning som användes i denna nukleära färgningsmetod och gav upphov till färgade föreningar inuti cellernas cytoplasma. Plasmalogener namngavs baserat på det faktum att dessa färgade föreningar fanns i "plasmal" eller inuti cellen.
Biosyntes
Biosyntes av plasmalogener börjar med association av peroxisomala matrisenzymer GNPAT (glyceronfosfatacyltransferas) och AGPS (alkylglyceronfosfatsyntas) på den luminala sidan av det peroxisomala membranet. Dessa två enzymer kan interagera med varandra för att öka effektiviteten. Därför fibroblaster utan AGPS-aktivitet en reducerad GNPAT-nivå och -aktivitet.
Det första steget i biosyntesen katalyseras av GNPAT. Detta enzym acylerar dihydroxiacetonfosfat vid sn-1-positionen. Detta följs av utbyte av acylgruppen mot en alkylgrupp med AGPS. 1-alkyl-DHAP-dihydroxiacetonfosfatet reduceras sedan till 1-O-alkyl-2-hydroxi-sn-glycerofosfat (GPA) av ett acyl/alkyl-dihydroxiacetonfosfatreduktas lokaliserat i både peroxisomala och endoplasmatiska retikulummembran . Alla andra modifieringar sker i det endoplasmatiska retikulumet. Där placeras en acylgrupp i sn-2-positionen av ett alkyl/acyl-GPA- acyltransferas och fosfatgruppen avlägsnas med ett fosfatidsyrafosfatas för att bilda 1-O-alkyl-2-acyl-sn-glycerol.
Genom att använda CDP-etanolamin bildar ett fosfotransferas 1-O-alkyl-2-acyl-sn-GPEtn. Efter dehydrering vid 1- och 2-positionerna av alkylgruppen med ett elektrontransportsystem och plasmanyletanolamindesaturas bildas slutligen vinyleterbindningen av plasmalogener. Proteinet som motsvarar plasmanyletanolamindesaturas har identifierats och kallas CarF i bakterier och PEDS1 (TMEM189) hos människor (och djur). Plasmenylkolin bildas av 1-O-alkyl-2-acyl-sn-glycerol av kolinfosfotransferas . Eftersom det inte finns något plasmenylkolin-desaturas kan kolinplasmalogener endast bildas efter hydrolys av etanolaminplasmalogener till 1-O-(1Z-alkenyl)-2-acyl-sn-glycerol som kan modifieras av kolinfosfotransferas och CDP-kolin.
Patologi
Peroxisombiogenesstörningar är autosomala recessiva störningar som ofta kännetecknas av försämrad plasmalogenbiosyntes. I dessa fall är det peroxisomala enzymet GNPAT, nödvändigt för de första stegen av plasmalogenbiosyntesen, fellokaliserat till cytoplasman där det är inaktivt. Dessutom kan genetiska mutationer i GNPAT- eller AGPS -generna resultera i plasmalogenbrister, vilket leder till utvecklingen av rhizomelic chondrodysplasia punctata (RCDP) typ 2 respektive 3. I sådana fall måste båda kopiorna av GNPAT- eller AGPS -genen muteras för att sjukdomen ska manifestera sig. Till skillnad från störningarna i peroxisombiogenes, är andra aspekter av peroxisomsammansättningen hos RCDP2- och RCDP3-patienter normala, liksom deras förmåga att metabolisera mycket långkedjiga fettsyror. Individer med allvarliga plasmalogenbrister visar ofta onormal neurologisk utveckling, skelettmissbildning, försämrad andning och grå starr.
Brister i plasmalogennivåer bidrar till patologi i Zellwegers syndrom .
Plasmalogen- knockout-möss visar liknande förändringar som stopp av spermatogenes , utveckling av grå starr och defekter i centrala nervsystemets myelinisering .
Plasmalogenalkylkedjor har visat sig främja eller hämma celldöd från ferroptos , beroende på deras mättnadsgrad.
Under inflammation
producerar neutrofilhärlett myeloperoxidas hypoklorsyra , som orsakar oxidativ klorering av plasmalogener vid sn-1-kedjan genom att reagera med vinyleterbindningen . Flera forskare undersöker för närvarande effekten av klorerade lipider på patologi.
Möjliga sjukdomskopplingar
Bristen på bra metoder för att analysera plasmalogen har skapat svårigheter för forskare att bedöma hur plasmalogen kan vara involverad i andra mänskliga sjukdomar än RCDP och Zellweger-spektrum, där inblandningen är säker. Det finns vissa bevis hos människor för att låga plasmalogener är involverade i patologin för bronkopulmonell dysplasi , som är en viktig komplikation av för tidig födsel . Och en studie visar att plasmalogennivåerna minskar hos personer med KOL som rökte jämfört med icke-rökare. Det finns vissa bevis från människor och djur att det finns minskade nivåer av plasmalogener i hjärnan vid neurodegenerativa sjukdomar inklusive Alzheimers sjukdom , Parkinsons sjukdom , Niemann-Pick sjukdom, typ C , Downs syndrom och multipel skleros , det är inte klart om detta är kausal eller korrelativ. En studie med möss drog slutsatsen att plasmalogener kan eliminera åldringsassocierade synaptiska defekter.
Evolution
Förutom däggdjur finns plasmalogens även i ryggradslösa djur och encelliga organismer protozoer . Bland bakterier har de hittats i många anaeroba arter inklusive Clostridia , Megasphaera och Veillonella . Bland aeroba bakterier förekommer plasmalogener i myxobakterier, och deras plasmanyletanolamindesaturas (CarF) som krävs för att generera vinyleterbindningen, och därmed plasmalogen, bevaras som TMEM189 hos människor (och djur). Plasmalogener har visat sig ha en komplex evolutionär historia baserad på det faktum att deras biosyntetiska vägar skiljer sig åt i aeroba och anaeroba organismer.
Nyligen har det visat sig att de röda blodkropparna hos människor och människoapor ( schimpanser , gorillor och orangutanger ) har skillnader i sin plasmalogensammansättning. Totala RBC plasmalogennivåer visade sig vara lägre hos människor än hos schimpanser eller gorillor , men högre än hos orangutanger . Genuttrycksdata från alla dessa arter fick författarna att spekulera i att andra celler och vävnader från människa och människoapor skiljer sig åt i plasmalogennivåer. Även om konsekvenserna av dessa potentiella skillnader är okända, kan skillnader mellan arter i vävnadsplasmalogen påverka organfunktioner och flera biologiska processer.
Se även
externa länkar
- Plasmalogens vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
