Struktur kardiolipin, sintesis, fungsi

Itu Kardiolipin, Juga dikenal sebagai defathidylglycerol, ia adalah lipid dari keluarga glyceophospholipids dan kelompok poliglifolipid. Ini ditemukan di membran mitokondria organisme eukariotik, di membran plasma banyak bakteri dan juga di beberapa lengkungan.

Itu ditemukan oleh Pangborn pada tahun 1942 dari analisis lipid membran dari jaringan jantung sapi. Strukturnya diusulkan pada tahun 1956 dan sintesis kimia terjadi sekitar 10 tahun kemudian.

Struktur kardiolipin (sumber: edgar181 [domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Beberapa penulis menganggap bahwa kehadiran mereka terbatas pada membran penghasil ATP, seperti halnya mitokondria pada eukariota, membran plasma pada bakteri dan hidrogenosom (jenis organel tipe-mitokondria) pada protista tertentu).

The fact that cardiolipin is in the mitochondria and in the plasma membrane of bacteria has been used to reinforce the foundations of endosimbiotic theory, which establishes that the mitochondria arose in the progenitor cells of eukaryotes by phagocytosis of a bacterium, which Then he became dependent on sel dan sebaliknya.

Rute biosintetiknya pada hewan dijelaskan antara tahun 1970 dan 1972 dan kemudian ditunjukkan bahwa itu adalah rute yang sama yang terjadi pada tanaman, ragi, jamur dan invertebrata. Ini bukan lipid yang sangat berlimpah, tetapi sel -sel mengharuskannya berfungsi dengan baik.

Pentingnya fosfolipid ini untuk mitokondria dan, oleh karena itu, untuk metabolisme sel, terbukti ketika fungsi yang rusak dari rute metabolisme yang terkait dengannya menghasilkan patologi manusia yang dikenal sebagai sindrom Barth (miopati kardiooskeletal).

[TOC]

Struktur

Kardiolipin atau defospathidylglycerol terdiri dari dua asam fosfatid (lebih mudah fosfolipid) yang saling terkait melalui molekul gliserol.

Asam fosfatida, salah satu perantara umum pada rute biosintesis fosfolipid lainnya, terdiri dari molekul gliserol 3-fosfat, yang dua rantai asam lemak diesterifikasi dalam posisi karbon 1 dan 2, sehingga juga dikenal sebagai 1.2 -Diacylgllycerol 3-fosfat.

Dapat melayani Anda: struktur sekunder protein: karakteristik

Oleh karena itu, kardiolipin terdiri dari tiga molekul gliserol: gliserol sentral, bersama dengan gugus fosfat dalam karbon 1, gugus fosfat lain dalam karbon 3 dan gugus hidroksil dalam karbon 2; dan dua gliserol "lateral".

Dua molekul gliserol "lateral" mengikat molekul pusat dengan "jembatan gliserol" melalui karbon mereka di posisi 3. Dalam karbon posisi 1 dan 2, dua rantai asam lemak dan saturasi variabel telah diesterifikasi.

Kardiolipin adalah lipid yang mungkin atau mungkin tidak membentuk bicapas, tergantung pada ada atau tidak adanya kation divalen. Ini terkait dengan fakta bahwa itu adalah molekul simetris, yang membuatnya penting dalam membran yang bertanggung jawab untuk proses transduksi energi.

Seperti lipid lain dari kelompok poliglifolipid, kardiolipin memiliki beberapa gugus hidroksil yang dapat berfungsi untuk penyatuan asam lemak. Oleh karena itu, ia memiliki banyak stereoisomer posisi.

Asam lemaknya

Studi yang berbeda telah menentukan bahwa asam lemak yang melekat pada molekul gliserol lateral kardiolipin biasanya tidak jenuh, tetapi tingkat tidak jenuh belum ditentukan.

Kemudian, asam lemak seperti itu dapat memiliki panjang antara 14 dan 22 karbon dan dari 0 hingga 6 ikatan rangkap. Ini dan fakta bahwa kardiolipin memiliki empat molekul lemak terikat, menyiratkan bahwa mungkin ada beberapa variabel dan kombinasi fosfolipid ini.

Perpaduan

Biosintesis kardiolipin, seperti yang bisa diharapkan, dimulai dengan sintesis asam fosfatidat atau 1,2-diasilgliserol 3-fosfat dari gliserol 3-fosfat dan asam lemak dan asam lemak. Proses ini terjadi di mitokondria eukariota dan pada membran plasma bakteri.

Dapat melayani Anda: cyclasa adenilate: karakteristik, jenis, fungsi

Sintesis dalam eukariota

Setelah terbentuk, asam fosfatidat bereaksi dengan molekul energi tinggi yang analog dengan ATP: CTP. Kemudian perantara, juga berenergi tinggi, dikenal sebagai fosfatidil-CMP. Kelompok fosfatidil yang diaktifkan ditransfer ke gugus hidroksil dalam posisi C1 dari molekul gliserol tengah yang berfungsi sebagai kerangka.

Hasil proses ini. Ini menerima gugus fosfatidil lain yang diaktifkan dari molekul fosfatidil-CMP lain, reaksi yang dikatalisis oleh fosfatidltransferase yang juga dikenal sebagai kardiolipin sintase.

Enzim kardiolipin sintase terletak pada membran mitokondria internal dan tampaknya membentuk kompleks yang hebat, setidaknya dalam ragi. Gennya diekspresikan dalam jumlah besar dalam kain kaya di mitokondria seperti jantung, hati dan otot rangka vertebrata.

Regulasi aktivitasnya tergantung pada tingkat yang sebagian besar, pada faktor transkripsi yang sama dan faktor endokrin yang memodulasi biogenesis mitokondria.

Setelah disintesis dalam membran mitokondria internal, kardiolipin harus ditranslokasi ke arah membran mitokondria eksternal sehingga serangkaian proses topologis dalam membran diberikan dan elemen struktural lainnya yang sama ditampung diakomodasi.

Sintesis dalam prokariota

Kandungan kardiolipin dalam bakteri dapat sangat bervariasi dan tergantung terutama pada keadaan fisiologis sel: biasanya kurang berlimpah dalam fase pertumbuhan eksponensial dan lebih banyak ketika ada pengurangannya (dalam fase diam, misalnya).

Rute biosintetiknya dapat ditembak dengan rangsangan stres yang berbeda seperti defisit energi atau stres osmotik.

Sampai pembentukan fosfatidilgliserol, proses dalam eukariota dan prokariota setara, tetapi dalam prokariota yang diterima fosfatidilgliserol, dengan transkessterifikasi, gugus fosfatidil dari molekul fosfatidilgliserol lain. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfolipase D juga dikenal sebagai kardiolipin sintase.

Itu dapat melayani Anda: sglt (protein transpor natrium-glukosa)

Reaksi ini dikenal sebagai reaksi "Transfatidilasi" (dari bahasa Inggris "Transposfatidasi "), Di mana salah satu fosfatidilgliserol bertindak sebagai donor dari kelompok fosfatidil dan yang lainnya sebagai akseptor.

Fungsi

Karakteristik fisik molekul kardiolipin tampaknya memungkinkan interaksi tertentu yang melakukan fungsi penting dalam organisasi struktural membran di mana mereka ditemukan.

Di antara fungsi -fungsi ini adalah diskriminasi dari beberapa domain membran, interaksi atau "cross -linking" dengan protein transmarket atau subdomainnya, antara lain.

Berkat karakteristik fisikokimia, kardiolipin diakui sebagai lipid yang tidak membentuk bápara, tetapi yang fungsinya dapat menjadi stabilisasi dan "mengakomodasi" protein transmembran dalam lipid bicapas lipid.

Karakteristik listriknya, khususnya, memberikan fungsi dalam proses transfer proton yang terjadi di mitokondria.

Meskipun sel dapat bertahan tanpa fosfolipid ini, beberapa penelitian telah menentukan bahwa diperlukan untuk fungsi optimal mereka.

Referensi

1. Harayama, t., & Riezman, h. (2018). Memahami keragaman komposisi lipid membran. Ulasan Alam Biologi Sel Molekuler, 19(5), 281-296.
2. Luckey, m. (2008). Membran Struktural Biologi: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press.
3. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, hlm., Rodwell, v., & Weil, p. (2009). Biokimia Illustrated Harper (Edisi ke -28.). McGraw-Hill Medical.
4. Van Meer, G., Voelker, d. R., & Feigenson, G. W. (2008). Lipid membran: Di mana mereka berada dan bagaimana mereka berperilaku. Ulasan Alam, 9, 112-124.
5. Vance, J. DAN., & Vance, D. DAN. (2008). Biokimia lipid, lipoprotein dan membran. Di dalam Pemahaman Baru Biokimia Vol. 36 (Edisi ke -4.). Elsevier.