PHOSPHATIDYLINOSITOL: STRUKTUR, FORMASI, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The phosphatidylinositol adalah keluarga fosfolipid dari gliserofosfolipid atau phosphoglycerides, yang hadir dalam membran biologis. Itu membuat sekitar 10% dari total kandungan fosfolipid dalam sel rata-rata.

Ini umum terjadi di bagian dalam membran plasma dari banyak eukariota dan prokariota. Pada mamalia dan vertebrata lainnya, ini secara khusus memperkaya membran sel otak; dan di jaringan inilah pertama kali diamati oleh Folch dan Wooley pada tahun 1942.

Representasi klasik fosfatidylinositol (Sumber: NEUROtiker via Wikimedia Commons)

Struktur kimianya, serta beberapa turunannya yang terfosforilasi, ditentukan oleh kelompok penelitian Ballou antara tahun 1959 dan 1961.

Ia memiliki fungsi struktural yang penting, terkait dengan kelimpahannya di dalam membran, tetapi ia juga merupakan sumber penting pembawa pesan kedua yang memiliki implikasi penting dalam proses pensinyalan seluler yang dipicu oleh rangsangan khusus yang banyak dan beragam.

Bentuk glikosilasi berpartisipasi dalam modifikasi kovalen protein yang memungkinkan mereka untuk mengikat membran melalui struktur lipid yang disebut GPI (glycosylphosphatidylinositol) "jangkar".

Struktur

Seperti kebanyakan lipid membran, fosfatidylinositol adalah molekul amphipathic, yaitu molekul dengan ujung kutub hidrofilik dan ujung non-polar hidrofobik.

Struktur umumnya didasarkan pada tulang punggung 1,2-diasilgliserol 3-fosfat, di mana dua rantai asam lemak yang diesterifikasi pada karbon pada posisi 1 dan 2 mewakili ekor apolar, dan gugus fosfat, yang terikat pada gugus " kepala ”, mewakili wilayah kutub.

Kelompok kepala: inositol

Molekul inositol yang terikat melalui ikatan fosfodiester ke gugus fosfat pada karbon pada posisi 3 molekul gliserol mewakili gugus "kepala" dari fosfolipid ini.

Inositol merupakan turunan dari sikloheksana yang memiliki semua atom karbonnya (6) masing-masing terkait dengan gugus hidroksil. Itu bisa berasal dari makanan yang dikonsumsi dalam makanan, dari rute sintesis de novo, atau dari daur ulangnya sendiri. Sel-sel otak, serta jaringan lain pada tingkat yang lebih rendah, memproduksinya dari glukosa 6-fosfat.

Struktur banyak turunan fosfatidylinositol tidak lebih dari molekul fosfatidylinositol yang telah ditambahkan gugus fosfat dalam beberapa gugus hidroksil dari bagian inositol.

Ekor apolar

Rantai hidrokarbon dari ekor apolar dapat memiliki panjang yang bervariasi dari 16 hingga plus atau minus 24 atom karbon, tergantung pada organisme yang dimaksud.

Rantai ini dapat jenuh (ikatan karbon-karbon tunggal) atau tidak jenuh (ikatan rangkap karbon-karbon; tak jenuh tunggal atau tak jenuh ganda) dan, seperti fosfolipid lain yang berasal dari asam fosfatidat, asam lemak pada posisi C2 dari gliserol 3-fosfat biasanya tidak jenuh.

Lipid ini biasanya memiliki rantai asam lemak yang sesuai dengan asam stearat dan asam arakidonat, dari 18 dan 20 atom karbon, satu atom karbon jenuh dan yang lainnya tidak jenuh.

Latihan

Fosfatidylinositol, seperti fosfolipid lainnya, terbentuk dari asam fosfatidat, fosfolipid sederhana yang strukturnya dicirikan oleh dua ekor apolar dan kepala kutub yang hanya terdiri dari gugus fosfat yang terikat pada karbon pada posisi 3 gliserol.

Sintesis de novo

Untuk pembentukan de novo fosfatidylinositol, asam fosfatidat bereaksi dengan CTP (sitidin trifosfat), molekul berenergi tinggi yang dianalogikan dengan ATP, dan membentuk CDP-diasilgliserol, yang merupakan prekursor umum dalam jalur fosfatidylinositol dan turunannya, dari phosphatidylglycerol and diphosphatidylglycerol atau cardiolipin.

Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim CDP-diacylglycerol synthase, yang memiliki lokasi subseluler ganda yang melibatkan fraksi mikrosom dan membran mitokondria bagian dalam.

Phosphatidylinositol selanjutnya muncul dari reaksi kondensasi antara molekul inositol dan molekul CDP-diacylglycerol yang dihasilkan dari langkah sebelumnya.

Langkah ini dikatalisis oleh sintase fosfatidylinositol (CDP-diasilgliserol: myoinositol 3-fosfatidil transferase), enzim yang terkait dengan membran retikulum endoplasma sel mamalia.

Reaksi yang mewakili langkah pembatas dari proses ini sebenarnya adalah pembentukan inositol dari glukosa 6-fosfat, yang harus terjadi "di hulu" jalur biosintetik.

Sintesis turunannya

Turunan fosforilasi dari fosfatidylinositol diproduksi oleh sekelompok enzim yang disebut fosfatidylinositol kinase, yang bertanggung jawab untuk menempelkan gugus fosfat ke gugus hidroksil dari bagian inositol dari lipid induk.

fitur

Struktural

Seperti phosphatidylserine dan phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol memiliki banyak fungsi. Ini memiliki implikasi struktural yang penting, karena ini adalah bagian dari lapisan ganda lipid yang menyusun membran biologis multifungsi dan berbeda.

Banyak protein "mengikat" ke membran sel melalui apa yang disebut "jangkar GPI", yang tidak lebih dari turunan glikosilasi dari fosfatidylinositol yang menyediakan protein dengan "jangkar" hidrofobik yang mendukungnya di permukaan sel. selaput.

Beberapa protein dari sitoskeleton berikatan dengan turunan fosforilasi dari fosfatidylinositol, dan jenis lipid ini juga berfungsi sebagai nukleus untuk pembentukan kompleks protein yang terlibat dalam eksositosis.

Dalam pensinyalan sel

Turunannya, misalnya, adalah pembawa pesan kedua dalam banyak proses pensinyalan terkait hormon pada mamalia.

Dua dari pembawa pesan sekunder terpenting yang berasal dari apa yang disebut "sistem fosfatidylinositol yang sensitif terhadap hormon" adalah inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 atau inositol trifosfat) dan diasilgliserol, yang memenuhi berbagai fungsi. turun ”di air terjun.

IP3 terlibat dalam kaskade pensinyalan hormon yang digunakan oleh sistem pengirim pesan kedua seperti adrenalin.

Inositol adalah pembawa pesan terlarut yang menjalankan fungsinya di sitosol, sedangkan diasilgliserol larut dalam lemak dan tetap terikat di membran, di mana ia juga berfungsi sebagai pembawa pesan.

Dengan cara yang sama, pada tumbuhan telah ditentukan bahwa turunan fosforilasi dari fosfatidylinositol juga memiliki fungsi penting dalam kaskade pensinyalan sel.

Referensi

1. Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol synthase dari jaringan mamalia. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (edisi ke-28). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokimia lipid, lipoprotein dan membran. Dalam New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (edisi ke-4th). Elsevier.