Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Майлы липид молекулаларының туысы
Family of waxy lipid molecules
Церамидтер – майлы липид молекулаларының туысы. Церамид сфингозиннен және амид байланысы арқылы қосылған май қышқылынан тұрады. Церамидтер эукариоттық жасушалардың жасушалық мембранасында жоғары концентрацияда кездеседі, себебі олар липидтік екі қабаттағы маңызды липидтердің бірі – сфингомиелинді құрайтын құрамына кіретін липидтер болып табылады. Клеткалық мембранадағы церамидтер мен басқа да сфинголипидтердің тек құрылымдық элементтерді қолдайтындығы туралы бұрынғы пікірлерге қарамастан, церамид жасушалық сигналданудың түрлі процестеріне қатыса алады: мысалы, жасушалардың дифференциациясын, көбеюін және бағдарламаланған жасуша өлімін (PCD) реттеу. "Церамид" сөзі латын тіліндегі "cera" (балауыз) және "amide" сөздерінен шыққан. Церамид – жаңа туған нәрестелердің терісін жабатын балауыз немесе ірімшік тәрізді ақ заттың құрамында болады.
Ceramides are a family of waxy lipid molecules. A ceramide is composed of sphingosine and a fatty acid joined by an amide bond. Ceramides are found in high concentrations within the cell membrane of eukaryotic cells, since they are component lipids that make up sphingomyelin, one of the major lipids in the lipid bilayer. Contrary to previous assumptions that ceramides and other sphingolipids found in cell membrane were purely supporting structural elements, ceramide can participate in a variety of cellular signaling: examples include regulating differentiation, proliferation, and programmed cell death (PCD) of cells. The word ceramide comes from the Latin cera (wax) and amide. Ceramide is a component of vernix caseosa, the waxy or cheese like white substance found coating the skin of newborn human infants.
Керамид синтезінің жолдары
Церамидтің пайда болуының үш негізгі жолы бар. Біріншіден, сфингомиелиназа жолы ферментті пайдаланып жасуша мембранасындағы сфингомиелинді ыдыратып, церамидті босатады. Екіншіден, de novo жолы одан аз күрделі молекулалардан церамидті синтездейді. Үшіншіден, "қайта құру" жолында сфингозинге ыдыраған сфинголипидтер қайтадан ацилдену арқылы церамидті құруға қолданылады.
There are three major pathways of ceramide generation. First, the sphingomyelinase pathway uses an enzyme to break down sphingomyelin in the cell membrane and release ceramide. Second, the de novo pathway creates ceramide from less complex molecules. Third, in the "salvage" pathway, sphingolipids that are broken down into sphingosine are reused by reacylation to form ceramide.
Сфингомиелиннің гидролизі
Сфингомиелиннің гидролизі сфингомиелиназа ферментімен катализделеді. Сфингомиелин жасушалардың плазмалық мембранасында кездесетін төрт негізгі фосфолипидтің бірі болғандықтан, керамидтің осылай түзілуінің салдары жасушалық мембрананың бағдарламаланған жасуша өліміне (апоптозға) алып келетін жасуша сырты сигналдардың нысанасы екендігінде. Зерттеулер көрсеткендей, иондаушы сәулелену кейбір жасушаларда апоптозды тудырғанда, жасуша мембранасында сфингомиелиназаның белсенділігін күшейтеді, нәтижесінде керамид пайда болады.
Hydrolysis of sphingomyelin is catalyzed by the enzyme sphingomyelinase. Because sphingomyelin is one of the four common phospholipids found in the plasma membrane of cells, the implications of this method of generating ceramide is that the cellular membrane is the target of extracellular signals leading to programmed cell death. There has been research suggesting that when ionizing radiation causes apoptosis in some cells, the radiation leads to the activation of sphingomyelinase in the cell membrane and ultimately, to ceramide generation.
Жаңадан
Церамидтің де ново синтезі пальмитат пен сериннің конденсациясынан басталып, 3-кетодигидросфингозин түзіледі. Бұл реакция серин пальмитоилтрансфераза ферментімен катализделеді және осы жолдың шекті қадамы болып табылады. 3-кетодигидросфингозин өз кезегінде дигидросфингозинге дейін тотықсыздандырылады, содан кейін (дигидро)церамид синтетаза ферментінің ацилирлеуі арқылы дигидроцерамид түзіледі. Церамидтің түзілуінің соңғы реакциясын дигидроцерамид десатураза катализдейді. Церамидтің де ново синтезі эндоплазмалық ретикулумда жүзеге асады. Церамид кейіннен Гольджи аппаратына везикулалық тасымалдау немесе CERT церамидті тасымалдаушы ақуызы арқылы тасымалданады. Гольджи аппаратына енгеннен кейін, церамид басқа сфинголипидтерге, мысалы сфингомиелинге және күрделі гликосфинголипидтерге метаболизденеді.
De novo synthesis of ceramide begins with the condensation of palmitate and serine to form 3 keto dihydrosphingosine. This reaction is catalyzed by the enzyme serine palmitoyl transferase and is the rate limiting step of the pathway. In turn, 3 keto dihydrosphingosine is reduced to dihydrosphingosine, which is then followed by acylation by the enzyme (dihydro)ceramide synthase to produce dihydroceramide. The final reaction to produce ceramide is catalyzed by dihydroceramide desaturase. De novo synthesis of ceramide occurs in the endoplasmic reticulum. Ceramide is subsequently transported to the Golgi apparatus by either vesicular trafficking or the ceramide transfer protein CERT. Once in the Golgi apparatus, ceramide can be further metabolized to other sphingolipids, such as sphingomyelin and the complex glycosphingolipids.
Құтқару жолы
Сфинголипидтер мен гликосфинголипидтердің құраушы деградациясы қышқыл субклеткалық бөлімшелерде, яғни соңғы эндосомалар мен лизосомаларда жүзеге асады, мақсаты – сфингозин өндіру. Гликосфинголипидтер жағдайында, қышқыл pH ортасында оптималды әрекет ететін экзогидролазалар олигосахаридтік тізбектердің ұшынан моносахаридтік бірліктерді біртіндеп босатуға себеп болады, нәтижесінде молекуланың тек сфингозин бөлігі қалады, ол керамидтердің түзілуіне қатысуы мүмкін. Керамид қышқыл керамидазамен гидролизденіп, сфингозин мен бос май қышқылына ыдырайды, олардың екеуі де керамидтен айырмашылығы, лизосомадан шыға алады. Лизосомадан босатылған ұзын тізбекті сфингоидтік негіздер кейін керамид және/немесе сфингозин-1-фосфатының синтезіне қатысатын жолдарға қайта кіруі мүмкін. Сақтау жолы ұзын тізбекті сфингоидтік негіздерді керамид синтезасы арқылы керамидті құру үшін қайта пайдаланады. Осылайша, керамид синтезасы отбасының мүшелері лизосомадан босатылған бос сфингозинді эндоплазмалық ретикулум бетінде немесе эндоплазмалық ретикулуммен байланысты мембраналарда тұрақтандырады. Сақтау жолының сфинголипидтердің биосинтезіне 50%-дан 90%-ға дейін үлес қосатыны бағаланған.
Constitutive degradation of sphingolipids and glycosphingolipids takes place in the acidic subcellular compartments, the late endosomes and the lysosomes, with the end goal of producing sphingosine. In the case of glycosphingolipids, exohydrolases acting at acidic pH optima cause the stepwise release of monosaccharide units from the end of the oligosaccharide chains, leaving just the sphingosine portion of the molecule, which may then contribute to the generation of ceramides. Ceramide can be further hydrolyzed by acid ceramidase to form sphingosine and a free fatty acid, both of which are able to leave the lysosome, unlike ceramide. The long chain sphingoid bases released from the lysosome may then re enter pathways for synthesis of ceramide and/or sphingosine 1 phosphate. The salvage pathway re utilizes long chain sphingoid bases to form ceramide through the action of ceramide synthase. Thus, ceramide synthase family members probably trap free sphingosine released from the lysosome at the surface of the endoplasmic reticulum or in endoplasmic reticulum associated membranes. The salvage pathway has been estimated to contribute from 50% to 90% of sphingolipid biosynthesis.
Патология
Биоактивті липид ретінде керамид апоптоз, жасушалардың өсуін тоқтату, дифференциациялау, жасушалардың қартаюы, жасушалардың қозғалуы және жабысуы сияқты әртүрлі физиологиялық функциялармен байланысты. C16:0, C18:0 және C24:1 керамидтерінің нақты бірнеше түрлері ірі жүрек-қан тамыр оқиғаларын (ЖҚТО) күшті болжайды, бірақ C24:0 кері байланысқа ие. Қаныққан майды тамақтану сарысудағы керамид деңгейін және инсулинге қарсы тұруды арттырады. Қанықпаған майдың мұндай әсері жоқ. Керамид LDL холестеринін жиналуы артериялық қабырғаларда LDL-дің тұрақтап қалуына, осылайша атеросклерозға алып келеді. Керамидтер 2 протеин фосфатазасын (PP2A) белсендіре отырып эндотелиялық дисфункцияны тудырады. Митохондрияда керамид электрондық тасымалдау тізбегін басады және реактивті оттегі түзілуін шақырады.
As a bioactive lipid, ceramide has been implicated in a variety of physiological functions including apoptosis, cell growth arrest, differentiation, cell senescence, cell migration and adhesion. Several distinct ceramides potently predict major adverse cardiovascular events (MACE), namely C16:0, C18:0, and C24:1, although C24:0 has an inverse relationship. Dietary intake of saturated fat has been shown to increase serum ceramide and increase insulin resistance. Unsaturated fat does not have this effect. Aggregation of LDL cholesterol by ceramide causes LDL retention in arterial walls, leading to atherosclerosis. Ceramides cause endothelial dysfunction by activating protein phosphatase 2 (PP2A). In mitochondria, ceramide suppresses the electron transport chain and induces production of reactive oxygen species.
Апоптоз
Керамидтің ең көп зерттелген рөлдерінің бірі – оның проапоптотикалық молекула ретіндегі функциясы. Апоптоз, немесе I типті бағдарламаланған жасуша өлімі, жасушалардың қалыпты гомеостазын сақтау үшін өте маңызды және жасушалық стрестің көптеген түрлеріне жауап ретіндегі маңызды физиологиялық процесс болып табылады. Клеткаларды иондаушы сәулелену, ультракөк сәуле, TNF-альфа және химиотерапиялық заттар сияқты бірнеше апоптоздық агенттермен емдегеннен кейін керамидтің жинақталуы анықталды. Бұл керамидтің аталған агенттердің барлығының биологиялық жауабында рөл атқаратынын көрсетеді. Қатерлі ісік жасушаларында апоптозды тудыратын әсеріне байланысты керамид "омыршаларды басушы липид" деп аталады. Бірнеше зерттеу керамидтің жасуша өлімі процесіндегі нақты рөлін анықтауға бағытталған, ал кейбір мәліметтер керамидтің митохондриядан бұрын апоптозды іске қосатынын көрсетеді. Дегенмен, керамидтің апоптоздағы рөліне қатысты жүргізілген зерттеулердің қайшылықты және өзгермелі сипаты салдарынан, осы липидтің апоптозды қалай реттейтін механизмі әлі де толыққанды түсініксіз болып қала береді.
One of the most studied roles of ceramide pertains to its function as a proapoptotic molecule. Apoptosis, or Type I programmed cell death, is essential for the maintenance of normal cellular homeostasis and is an important physiological response to many forms of cellular stress. Ceramide accumulation has been found following treatment of cells with a number of apoptotic agents, including ionizing radiation, UV light, TNF alpha, and chemotherapeutic agents. This suggests a role for ceramide in the biological responses of all these agents. Because of its apoptosis inducing effects in cancer cells, ceramide has been termed the "tumor suppressor lipid". Several studies have attempted to define further the specific role of ceramide in the events of cell death and some evidence suggests ceramide functions upstream of the mitochondria in inducing apoptosis. However, owing to the conflicting and variable nature of studies into the role of ceramide in apoptosis, the mechanism by which this lipid regulates apoptosis remains elusive.
Тері
Қиыршық қабат – эпидермистің ең сыртқы қабаты. Ол «кірпіш және цемент» сияқты липидтік матрицаның ішінде орналасқан, толыққанды дифференциацияланған және ядросы жоқ корнеоциттерден тұрады. Церамидтер холестеринмен және бос май қышқылдарымен бірге липидтік цементті құрайды, ол су өткізбейтін және булану арқылы судың жоғалуына кедергі жасайтын қорғаныш қабатты құрайды. Жалпы алғанда, эпидермалық липидтік матрица керамидтердің (~50% салмақ бойынша), холестериннің (~25% салмақ бойынша) және бос май қышқылдарының (~15% салмақ бойынша) теңмолярлы қоспасынан тұрады, сонымен қатар басқа липидтердің шағын мөлшерде болуы да мүмкін. Липидтік қорғаныш қабат микроорганизмдердің енуіне де қарсы тұрады. Церамид деңгейінің жоғарылауы инсулиннің инсулин сигналдарын жеткізу жолын белсендіру қабілетін тежеу арқылы және/немесе JNK-ны белсендіру арқылы инсулинге қарсы тұрушылықты тудыруы мүмкін.
The stratum corneum is the outermost layer of the epidermis. It is composed of terminally differentiated and enucleated corneocytes that reside within a lipid matrix, like "bricks and mortar." Together with cholesterol and free fatty acids, ceramides form the lipid mortar, a water impermeable barrier that prevents evaporative water loss. As a general rule of thumb, the epidermal lipid matrix is composed of an equimolar mixture of ceramides (~50% by weight), cholesterol (~ 25% by weight), and free fatty acids (~15% by weight), with smaller quantities of other lipids also being present. The lipid barrier also protects against the entry of microorganisms. An elevated level of ceramide can cause insulin resistance by inhibiting the ability of insulin to activate the insulin signal transduction pathway and/or via the activation of JNK.
Қарым-қатынас аурулары
АКСФ3-ге байланысты біріктірілген малонозды және метилмалонозды ацидурия (CMAMMA) метаболиттік ауруында митохондриялық май қышқылдарының синтезінің бұзылуынан (mtFAS) күрделі липидтердің айқын өзгерген құрамы пайда болады. Мысалы, сфингомиелиннің концентрациясы едәуір жоғарыласа, керамидтердің концентрациясы пропорционалды түрде төмендейді. Олар кейбір сабындарда, шампуньдарда, тері кремдерінде және күннен қорғайтын кремдер сияқты косметикалық өнімдерде де қолданылады. Бұдан өзге, керамидтерді қатерлі ісіктерді емдеудегі тиімділігі зерттеліп жатыр.
In the metabolic disease combined malonic and methylmalonic aciduria (CMAMMA) due to ACSF3, a massive altered composition of complex lipids occurs as a result of impaired mitochondrial fatty acid synthesis (mtFAS). For example, while the concentration of sphingomyelin is noticeably increased, the concentration of ceramides is proportionally decreased. They are also used in cosmetic products such as some soaps, shampoos, skin creams, and sunscreens. Additionally, ceramides are being explored as a potential therapeutic in treating cancer.
Бактериядағы керамид
Керамид бактерияларда сирек кездеседі. Дегенмен, Sphingomonadaceae тұқымдасына жататын бактерияларда керамид кездеседі.
Ceramide is rarely found in bacteria. Bacteria of family Sphingomonadaceae, however, contain it.
Фосфоэтаноламин керамиді
Керамидті фосфоэтаноламин (CPE) – керамид пен фосфоэтаноламин бас тобынан құралған сфинголипид. CPE кейбір омыртқасыздарда, мысалы, Drosophila түрлерінде басым сфинголипид класы болып табылады. Ал сүтқоректілер жасушаларында CPE мөлшері аз.
Ceramide phosphoethanolamine (CPE) is a sphingolipid consisted of a ceramide and a phosphoethanolamine head group. CPE is the major sphingolipid class in some invertebrates such as members of Drosophila. In contrast, mammalian cells contain only small amounts of CPE.