Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сигналдық молекула
Signaling molecule
Фосфатидилинозитол немесе инозитол фосфолипиді – биомолекула. Ол 19 ғасырдың соңында Леон Макенн мен Иоганн Жозеф фон Шерер ашқан кезде "инозит" деп аталған. Ол бактерияларда табылды, кейіннен эукариоттарда да кездеседі және сигналдық молекула екені анықталды. Биомолекула 9 түрлі изомер түрінде болуы мүмкін. Бұл липид, құрамында фосфат тобы, екі май қышқылы тізбегі және бір инозитол қант молекуласы бар. Әдетте фосфат тобы теріс зарядталған (физиологиялық pH мәндерінде). Осының салдарынан молекула амфифильді болады. Молекуланың түзілуі эндоплазмалық ретикулуммен шектеледі.
Phosphatidylinositol or inositol phospholipid is a biomolecule. It was initially called "inosite" when it was discovered by Léon Maquenne and Johann Joseph von Scherer in the late 19th century. It was discovered in bacteria but later also found in eukaryotes, and was found to be a signaling molecule. The biomolecule can exist in 9 different isomers. It is a lipid which contains a phosphate group, two fatty acid chains, and one inositol sugar molecule. Typically, the phosphate group has a negative charge (at physiological pH values). As a result, the molecule is amphiphilic. The production of the molecule is limited to the endoplasmic reticulum.
Фоспатидил инозитолдың қолданылу тарихы
Фосфатидилинозитол (ФИ) және оның туындыларының тарихы 19 ғасырдың соңында Иоганн Джозеф фон Шерер мен Леон Макенннің жасай бастаған ашылуларынан басталады. Бастапқыда тәтті дәміне байланысты "инозит" деп аталған инозитолдың бөліп алу және сипатталуы оның циклогексанол құрылымын түсінуге негіз салды. Теодор Постернактың еңбегі эукариоттық тіндердегі басты форма – миоинозитолдың құрылымын одан әрі анықтады. Инозитол изомерлері мен олардың физиологиялық функцияларын зерттеу түрлі организмдердегі күрделі өзара әрекеттестікті көрсетті. Инозитолдің липидтерде, әсіресе ФИ-де этерификацияланған күйде болуы алғаш рет бактерияларда байқалды, ал кейін Клинтон Баллоу мен Дэн Браун сияқты зерттеушілер эукариоттық организмдерде растады. Олардың пионерлік жұмыстары ФИ-дің құрылымын және оның фосфорилденген түрлерін анықтап, олардың сигналдық молекулалар ретіндегі рөлін ашты. Инозитол номенклатурасының және изомеризмінің күрделілігіне қарамастан, қазіргі зерттеулер олардың жасуша физиологиясындағы және сигналдық жолдардағы әртүрлі функцияларын түсінуді едәуір алға жылжытты. ФИ және оның туындыларының жасушалық сигналдағы күрделі рөлі биохимия саласындағы маңызды кезеңді білдіреді. Инозитолдың құрылымын зерттеуден бастап, оның әртүрлі изомерлерін және олардың физиологиялық функцияларын анықтауға дейін, инозитол қосылыстарын зерттеу жасуша процестері туралы жаңа түсініктерді ашуды жалғастыруда.
Phosphatidylinositol (PI) and its derivatives have a rich history dating back to their discovery by Johann Joseph von Scherer and Léon Maquenne in the late 19th century. Initially known as "inosite" based on its sweet taste, the isolation and characterization of inositol laid the groundwork for understanding its cyclohexanol structure. Théodore Posternak's work further elucidated the configuration of myo inositol, the principal form found in eukaryotic tissues. The study of inositol isomers and their physiological functions has revealed a complex interplay in various organisms. The esterified presence of inositol in lipids, particularly PI, was first observed in bacteria and later confirmed in eukaryotic organisms by researchers like Clinton Ballou and Dan Brown. Their pioneering work established the structure of PI and its phosphorylated forms, shedding light on their roles as signaling molecules. Despite the complexity of inositol nomenclature and isomerism, modern research has greatly advanced the understanding of their diverse functions in cellular physiology and signaling pathways. The discovery of PI and its derivatives, along with their intricate roles in cellular signaling, marks a significant chapter in the field of biochemistry. From early investigations into inositol's structure to the identification of its various isomers and their physiological functions, the study of inositol compounds continues to uncover new insights into cellular processes.
Құрылымы мен химиясы
Фосфатидил инозитол (ФИ), сондай-ақ инозитол фосфолипиді деп аталады, ол фосфат тобынан, екі май қышқылы тізбектерінен және бір инозитол молекуласынан тұратын липид. Ол фосфатидилглицеридтер класына жатады және әдетте эукариоттық жасуша мембраналарының цитозолдық жағында аз мөлшерде кездеседі. Фосфат тобы физиологиялық pH деңгейінде молекулаларға теріс заряд береді. ФИ тоғыз түрлі формада болуы мүмкін: мио, сцилло, муко, эпи, нео, алло, D-хиро, L-хиро және цис-инозитол. Бұл изомерлер биологияда кең таралған және көптеген функцияларды атқарады, мысалы, дәм сезіну, фосфат деңгейін реттеу, метаболизм ағыны, транскрипция, мРНҚ экспорты және аудармасы, инсулин сигнализациясы, эмбриондық даму және стресске реакция. Цис-инозитол – табиғатта табиғи түрде кездеспейтін жалғыз изомер. ФИ амфифильді қасиеттерге ие, оның глицерофосфолипидтік құрылымы глицерол тірегін, екі полярлық емес май қышқылының тізбектерін және инозитол полярлық бас тобымен алмастырылған фосфат тобын қамтиды, нәтижесінде полярлы және полярлық емес аймақтар қалыптасады.
Phosphatidylinositol (PI), also known as inositol phospholipid, is a lipid composed of a phosphate group, two fatty acid chains, and one inositol molecule. It belongs to the class of phosphatidylglycerides and is typically found as a minor component on the cytosolic side of eukaryotic cell membranes. The phosphate group imparts a negative charge to the molecules at physiological pH. PI can exist in nine different forms, myo , scyllo , muco , epi , neo , allo , D chiro , L chiro , and cis inositol. These isomers are common in biology and have many functions, for example taste sensory, regulating phosphate levels, metabolic flux, transcription, mRNA export and translation, insulin signaling, embryonic development and stress response. Cis inositol is the only isomer not found naturally in nature. PI exhibits an amphiphilic nature, with both polar and non polar regions, due to its glycerophospholipid structure containing a glycerol backbone, two non polar fatty acid tails, and a phosphate group substituted with an inositol polar head group.
Гидролиз
Фосфатидилинозитол (ФИ) метаболизмінің маңыздылығы оның потенциалды трансдукциялық механизм ретіндегі рөлінде жатыр, бұл гормондар мен нейротрансмиттерлердің ФИ гидролизін индукциялауына байланысты зерттеулерде көрінеді. Гидролиз PI 4 киназа альфа (PI4Kα) ферментінің PI-ді PI 4 фосфатына (PI4P) түрлендіруімен басталады, содан кейін PI 4 фосфат 5 киназа (PI4P5K) ферменті PI (4,5) бифосфатына (PI(4,5)P2) түрлендіреді. PI(4,5)P2 фосфолипаза C (PLC) арқылы гидролизделеді, нәтижесінде екінші хабаршылар – инозитол (1,4,5) трифосфаты (IP3) және диацилглицерол (DG) пайда болады. DG кейін DG киназа (DGK) арқылы фосфатид қышқылына (PA) фосфорилирленеді. Фосфатидилхолиннен (ФХ) PA тікелей фосфолипаза D (PLD) арқылы да түзіледі. Липидтік тасымалдау ақуыздары PI және PA-ның мембраналар арасындағы алмасуын жеңілдетеді, оның плазмалық мембранадағы рецепторлық механизмдерге, тіпті PI синтезіне қабілетсіз митохондриялар сияқты органеллаларда да қолжетімділігін қамтамасыз етеді. [[File:Phosphatidylinositol hydrolysis and synthesis. jpg|thumb|alt=|Плазмалық мембранада және эндоплазмалық ретикулумда (ЭР) гидролиз және биосинтез процесін бейнелейді. PI циклын, тиісті ферменттік процестер мен реакцияларды сипаттайды. Матиас Солли Сандсдаленнің BioRender.com сайтында жасаған суреті, Н. Дж. Блансом мен С. Коккрофттан өңделген. Бұл сайт сонымен қатар фосфатидилхолин (ФХ), фосфатидилэтаноламин (ФЭ), фосфатидилсерин (ФС) және триацилглицерол (ТГ) сияқты көптеген фосфолипидтердің синтезіне де үлес қосады. Синтез ферменттік реакциялардың тізбегін қамтиды. PI-дің биосинтезі мен фосфорилирлеуі негізінен цитозольге қарап тұрған органеллалардың бетінде орналасқан киназалармен шектеледі, бірақ ЭР-де емес. PI синтезі глицеральдегид-3-фосфатының (G3P) GPAT ферменттерінің қатысуымен sn-1 ацил тізбегінде ацилирленуінен басталады. Содан кейін LPAAT1, LPAAT2 және LPAAT3, LPAAT ферменттерімен sn-2 ацил тізбегінде екінші ацилирлеу жүзеге асырылады. Бұл екі қадамдық процесс G3P-ді фосфатид қышқылына (PA) ацилирлейді. PA CDP-диаглицерол синтезасы деп аталатын процесс арқылы аралық CDP-диаглицеролына (CDP DG) айналады. Бұл синтез CDS1 және CDS2 ферменттерін қолдану арқылы катализделеді. Соңғы ферменттік процесте CDP DG және инозитол PI синтезасы (PIS) ферментімен катализделеді және PI-ге синтезделеді.
The significance of phosphatidylinositol (PI) metabolism lies in its role as a potential transducing mechanism, evident from studies showing hormone and neurotransmitter induced hydrolysis of PI. The hydrolysis starts with the enzyme PI 4 kinase alpha (PI4Kα) converting PI into PI 4 phosphate (PI4P), which is then converted into PI (4,5) biphosphate (PI(4,5)P2) by the enzyme PI 4 phosphate 5 kinase (PI4P5K). PI(4,5)P2 is then hydrolysed by phospholipase C (PLC) and forms the second messengers, inositol (1,4,5) triphosphate (IP3) and diacylglycerol (DG). DG is then phosphyrylated to phosphatidic acid (PA) by DG kinase (DGK). PA is also directly produced from phosphatidylcholine (PC) by phospholipase D (PLD). Lipid transfer proteins facilitate the exchange of PI and PA between membranes, ensuring its availability for receptor mechanisms on the plasma membrane, even in organelles like mitochondria incapable of PI synthesis. [[File:Phosphatidylinositol hydrolysis and synthesis. jpg|thumb|alt=|Depicting the process of hydrolysis and biosynthesis at the plasma membrane and Endoplasmic Reticulum (ER). Describing the cycle of PI, with respective enzymatic processes and reactions. Made by Mathias Sollie Sandsdalen in BioRender. com, modified from N. J. Blunsom and S. Cockcroft. This site also contributes the synthesis to the majority of phospholipids, namely phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS) and triacylglycerol (TG). The synthesis involves a series of enzymatic reactions. The biosynthesis and phosphorylation of PI is mainly confined to the cytosolic facing surface of organelles by already residential kinases, but not at the ER spesifically. De novo PI synthesis of PI starts with an acylated process of Glyceraldehyde 3 phosphate (G 3 P) by GPAT enzymes at the sn 1 acyl chain position. The process is then followed by a second acylation with LPAAT1, LPAAT2 and LPAAT3, LPAAT enzymes, at the sn 2 acyl chain position. This double step process acylates G 3 P to phosphatidic acid (PA). PA is converted into the intermediate CDP diacylglycerol (CDP DG) by a process called CDP diaglycerol synthase. This synthesis is catalyzed by the use of CDS1 and CDS2, CDS enzymes. In the final enzymatic process, CDP DG and inositol are catalyzed by the enzyme PI synthase (PIS) and synthesised into PI.