فوسفاتيديل إينوزيتول

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

الفوسفاتيديل إينوزيتول أو فوسفوليبيد الإينوزيتول هو جزيء حيوي . سُمّي في البداية "إينوزيت" عندما اكتشفه ليون ماكين ويوهان جوزيف فون شيرر في أواخر القرن التاسع عشر. اكتُشف في البكتيريا ، ثم وُجد لاحقًا في حقيقيات النوى ، ووُجد أنه جزيء إشاري .

يمكن أن يوجد هذا الجزيء الحيوي في تسعة أشكال متماثلة مختلفة. وهو عبارة عن ليبيد يحتوي على مجموعة فوسفات ، وسلسلتين من الأحماض الدهنية ، وجزيء واحد من سكر الإينوزيتول . عادةً ما تكون مجموعة الفوسفات سالبة الشحنة (عند قيم الأس الهيدروجيني الفسيولوجية ). ونتيجة لذلك، يكون الجزيء ذا طبيعة مزدوجة (محبة للماء وكارهة له ).

يقتصر إنتاج الجزيء على الشبكة الإندوبلازمية .

تاريخ الفوسفاتيديل إينوزيتول

يتمتع الفوسفاتيديل إينوزيتول (PI) ومشتقاته بتاريخ عريق يعود إلى اكتشافه على يد يوهان جوزيف فون شيرر [ 2 ] وليون ماكين [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] في أواخر القرن التاسع عشر. عُرف في البداية باسم " إينوزيت " نسبةً إلى مذاقه الحلو، وقد أرست عملية عزل الإينوزيتول وتوصيفه الأساس لفهم بنيته الحلقية السداسية . كما أوضحت أعمال تيودور بوستيرناك بنية الميو-إينوزيتول [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]، وهو الشكل الرئيسي الموجود في الأنسجة حقيقية النواة. وقد كشفت دراسة متصاوغات الإينوزيتول ووظائفها الفيزيولوجية عن تفاعل معقد في مختلف الكائنات الحية.

لوحظ وجود الإينوزيتول المُؤَسْتَر في الدهون ، وخاصةً فوسفاتيديل إينوزيتول (PI)، لأول مرة في البكتيريا ، ثم تأكد لاحقًا في الكائنات حقيقية النواة على يد باحثين مثل كلينتون بالو [ 9 ] [ 10 ] ودان براون [ 11 ] . وقد أرست أعمالهم الرائدة بنية فوسفاتيديل إينوزيتول وأشكاله المُفَسْفَرة ، مُسلطةً الضوء على دورها كجزيئات إشارة . وعلى الرغم من تعقيد تسمية الإينوزيتول وتماثله، فقد أسهمت الأبحاث الحديثة إسهامًا كبيرًا في فهم وظائفه المتنوعة في فسيولوجيا الخلية ومسارات الإشارة .

يمثل اكتشاف الإينوزيتول ومشتقاته، إلى جانب أدوارها المعقدة في الإشارات الخلوية، فصلاً هاماً في مجال الكيمياء الحيوية . فمنذ الدراسات المبكرة لبنية الإينوزيتول وحتى تحديد متصاوغاته المختلفة ووظائفها الفيزيولوجية، لا تزال دراسة مركبات الإينوزيتول تكشف عن رؤى جديدة حول العمليات الخلوية . [ 12 ]

التركيب والكيمياء

الفوسفاتيديل إينوزيتول (PI)، المعروف أيضًا باسم فوسفوليبيد الإينوزيتول، هو ليبيد يتكون من مجموعة فوسفات وسلسلتين من الأحماض الدهنية وجزيء إينوزيتول واحد. ينتمي إلى فئة الفوسفاتيديل جليسريدات، ويوجد عادةً كمكون ثانوي على الجانب السيتوبلازمي لأغشية الخلايا حقيقية النواة . تمنح مجموعة الفوسفات شحنة سالبة للجزيئات عند درجة الحموضة الفسيولوجية. [ 13 ]

يوجد الإينوزيتول (PI) في تسعة أشكال مختلفة: ميو-، سكيلو-، موكو-، إيبي-، نيو-، ألو-، دي-كيرو-، إل-كيرو-، وسيس-إينوزيتول. هذه المتماكبات شائعة في علم الأحياء ولها وظائف عديدة، منها على سبيل المثال: حاسة التذوق، تنظيم مستويات الفوسفات، التدفق الأيضي ، النسخ، تصدير وترجمة الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA)، إشارات الأنسولين، التطور الجنيني، والاستجابة للضغط. سيس-إينوزيتول هو المتماكب الوحيد غير الموجود طبيعيًا في الطبيعة. [ 14 ]

يُظهر PI طبيعة أمفيباثية ، حيث يحتوي على مناطق قطبية وغير قطبية، وذلك بسبب بنيته الجليسروفوسفوليبيدية التي تحتوي على هيكل جليسرول، وذيلين من الأحماض الدهنية غير القطبية، ومجموعة فوسفات مستبدلة بمجموعة رأس قطبية من الإينوزيتول. [ 15 ]

الفوسفاتيديل إينوزيتيدات

تُسمى الأشكال المُفسفرة من فوسفاتيديل إينوزيتول (PI) بالفوسفاتيديل إينوزيتيدات، وتلعب أدوارًا مهمة في إشارات الدهون ، وإشارات الخلايا ، ونقل الغشاء . يمكن فسفرة حلقة الإينوزيتول بواسطة مجموعة متنوعة من الكينازات على مجموعات الهيدروكسيل الثلاثة والأربعة والخمسة في سبعة تركيبات مختلفة. ومع ذلك، لا تُفسفر مجموعتا الهيدروكسيل الثانية والسادسة عادةً بسبب الإعاقة الفراغية . [ 16 ]

تم العثور على جميع الأنواع السبعة من الفوسفاتيديل إينوزيتول التالية في الحيوانات:

أحادي فوسفات الفوسفاتيديل إينوزيتول:

فوسفاتيديل إينوزيتول ثنائي الفوسفات:

فوسفاتيديل إينوزيتول ثلاثي الفوسفات:

توجد هذه الفوسفاتيدات أيضًا في الخلايا النباتية ، باستثناء PIP 3. [ 17 ] [ 16 ] [ 18 ]

التخليق الحيوي

يقتصر تخليق الفوسفاتيديل إينوزيتول (PI) على الشبكة الإندوبلازمية ( ER)، وهي أكبر مكون غشائي في الخلية. [ 19 ] يساهم هذا الموقع أيضًا في تخليق غالبية الفوسفوليبيدات، وتحديدًا الفوسفاتيديل كولين (PC)، والفوسفاتيديل إيثانولامين (PE)، والفوسفاتيديل سيرين (PS)، وثلاثي أسيل جليسرول (TG). [ 20 ] يتضمن التخليق سلسلة من التفاعلات الإنزيمية.

تبدأ عملية التخليق الحيوي لـ PI بعمليةأستلة لجليسرالدهيد 3-فوسفات (G-3-P) بواسطة إنزيمات GPAT عند الموضع sn-1 من سلسلة الأسيل. [ 21 ] ثم تتبع هذه العملية عملية أستلة ثانية بواسطة إنزيمات LPAAT1 وLPAAT2 وLPAAT3 عند الموضع sn-2 من سلسلة الأسيل. [ 22 ] تؤدي هذه العملية المزدوجة إلى أستلة G-3-P إلى حمض الفوسفاتيديك (PA).

يتحول حمض الفوسفاتيديك (PA) إلى المركب الوسيط ثنائي أسيل جليسرول ثنائي الفوسفات (CDP-DAG) بواسطة إنزيم يُسمى سينثاز ثنائي أسيل جليسرول ثنائي الفوسفات. يشفر جينان، CDS1 و CDS2 ، نظائر مختلفة من سينثاز ثنائي أسيل جليسرول ثنائي الفوسفات. في العملية الإنزيمية النهائية، يُستخدم ثنائي أسيل جليسرول ثنائي الفوسفات والإينوزيتول كركائز بواسطة إنزيم سينثاز فوسفاتيديل إينوزيتول ، ويتحولان إلى فوسفاتيديل إينوزيتول (PI) وسيتيدين أحادي الفوسفات (CMP). [ 23 ] [ 24 ]

الاسْتِقْلاب

تشمل التفاعلات المهمة التي تتضمن فوسفاتيديل إينوزيتول تحلل PIP2 إلى إينوزيتول ثلاثي الفوسفات وثنائي أسيل جليسرول بواسطة فوسفوليباز C ، وفسفرة PIP2 إلى PIP3 بواسطة كينازات فوسفاتيديل إينوزيتول-3 من الفئة الأولى . مع ذلك، فإن استقلاب فوسفاتيديل إينوزيتول معقد، حيث يُحتمل أن تشارك فيه العديد من كينازات الدهون والفوسفاتازات والفوسفوليبازات [ 25 ] ، فعلى سبيل المثال، يمكن أيضًا توليد PIP3 من فوسفاتيديل إينوزيتول (3،4) ثنائي الفوسفات بواسطة كيناز فوسفاتيديل إينوزيتول-4-فوسفات 5 من النوع 1α في ظروف الإجهاد التأكسدي [ 26 ] [ 27 ] .

التحلل المائي

رسم بياني
عملية التحلل المائي والتخليق الحيوي لـ PI منفصلة بين الغشاء البلازمي والشبكة الإندوبلازمية (ER)، توضح العمليات والتفاعلات الإنزيمية الخاصة بكل منهما. [ 28 ]

تكمن أهمية استقلاب فوسفاتيديل إينوزيتول (PI) في دوره كآلية نقل إشارة محتملة ، ويتضح ذلك من الدراسات التي تُظهر تحلل PI بفعل الهرمونات والنواقل العصبية. يبدأ التحلل بتحويل PI إلى فوسفاتيديل إينوزيتول 4-فوسفات ( PI4P ) بواسطة إنزيم PI 4-كيناز ألفا ( PI4Kα )، والذي يُحوّل بدوره إلى فوسفاتيديل إينوزيتول (4،5) ثنائي الفوسفات ( PI(4,5)P₂ أو PIP₂ ) بواسطة إنزيم PI 4-فوسفات-5-كيناز ( PI4P₅K ). بعد ذلك، يُحلل PI(4,5)P₂ بواسطة فوسفوليباز C ( PLC ) لتكوين الرسولين الثانويين: إينوزيتول (1،4،5) ثلاثي الفوسفات ( IP₃ ) وثنائي أسيل جليسرول ( DG ). ثم يُفسفر DG إلى حمض الفوسفاتيديك ( PA ) بواسطة كيناز DG ( DGK ). يُنتَج حمض الفوسفاتيديك (PA) أيضًا مباشرةً من فوسفاتيديل كولين ( PC ) بواسطة فوسفوليباز D ( PLD ). تُسهِّل بروتينات نقل الدهون تبادل الفوسفاتيديل إينوزيتول (PI) وحمض الفوسفاتيديك بين الأغشية، مما يضمن توافره لآليات المستقبلات على غشاء البلازما، حتى في عضيات مثل الميتوكوندريا غير القادرة على تصنيع الفوسفاتيديل إينوزيتول. [ 28 ] [ 24 ] [ 29 ]

الفسفرة

تحدث فسفرة الفوسفاتيديل إينوزيتول (PI) بشكل رئيسي على السطح السيتوبلازمي للأغشية الخلوية بواسطة كينازات سيتوبلازمية أو غشائية محيطية [ 30 ] . ويمكن إزالة مجموعات الفوسفات هذه بواسطة فوسفاتازات دهنية محددة. [ 25 ] تُنتَج مشتقات نادرة من الفوسفاتيديل إينوزيتول، مثل PI(3,4,5)P3 أو PIP3 ، بشكل عابر استجابةً لإشارات عوامل النمو ، وتلعب أدوارًا مهمة في بيولوجيا السرطان عند اختلال تنظيمها. تشمل الأمراض التي قد تنجم عن عيوب خلقية في فسفرة الفوسفاتيديل إينوزيتول مرض شاركو-ماري-توث ، ومتلازمة لوي، وبعض اعتلالات الأهداب . [ 25 ]

مراجع

  1. ↑ بلونسوم، نيكولاس جيه؛ كوكروفت، شمشاد (2020). "تخليق فوسفاتيديل إينوزيتول في الشبكة الإندوبلازمية" . مجلة بيوكيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - البيولوجيا الجزيئية والخلوية للدهون . 1865 (1) 158471. doi : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . PMID 31173893. S2CID 182948709 .  
  2. ^ شيرير ، يوهان ج. (1850). "Uber eine neue aus dem Muskelfleisch gewonnene Zuckerart". ليبيجز آن. الكيمياء. (باللغة الألمانية). 73 (3): 322. دوى : 10.1002/jlac.18500730303 .
  3. ^ ماكين، ليون (1887). "التحضير والملكية والدستور se l'inosite". Comptes rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (باللغة الفرنسية). 104 : 225 – 227.
  4. ^ ماكين، ليون (1887). "Sur les propriétés de l'inosite". Comptes rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (باللغة الفرنسية). 104 : 297 – 299.
  5. ^ ماكين، ليون (1887). "Sur quelques dérivés de l'inosite". Comptes rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences (باللغة الفرنسية). 104 : 1719 – 1722.
  6. ^ بوسترناك ، تيودور (1942). "Recherches dans la série des cyclites VI. Sur la التكوين de la méso-inosite، de la scyllite et d'un inosose obtenu par voie biochimique (scyllo-ms-inosose)". هيلف. شيم. اكتا (بالفرنسية). 25 (4): 746-752 . دوى : 10.1002/hlca.19420250410 .
  7. ^ دانجشات، جيردا (1942). "Acetonierung und Configuration des Meso-inosits" . يموت Naturwissenschaften (في المانيا). 30 ( 9– 10): 146– 147. بيب كود : 1942NW .....30..146D . دوى : 10.1007/BF01475387 . ISSN 0028-1042 . S2CID 38695213 .  
  8. ↑ فالكنبرغر، بيورن هـ.؛ جنسن، جيل ب.؛ ديكسون، إيمون ج.؛ سوه، بيونغ تشانغ؛ هيل، بيرتيل (2010). " مراجعة ندوة: الفوسفاتيديل إينوزيتيدات: منظمات دهنية لبروتينات الغشاء: الفوسفاتيديل إينوزيتيدات توجه بروتينات الغشاء" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 588 (17): 3179-3185 . doi : 10.1113/jphysiol.2010.192153 . PMC 2976013. PMID 20519312 .  
  9. ↑ بيزر، فرانسيس لين؛ بالو، كلينتون إي. (1959). "دراسات حول فوسفات الميو-إينوزيتول من أصل طبيعي". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 81 (4): 915-921 . Bibcode : 1959JAChS..81..915P . doi : 10.1021/ja01513a040 . ISSN 0002-7863 . 
  10. ↑ بالو، كلينتون إي.؛ بيزر، لويس آي. (1959). "تخليق فوسفات الميو-إينوزيتول 1 النشط ضوئيًا". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 81 (17): 4745. Bibcode : 1959JAChS..81.4745B . doi : 10.1021/ja01526a074 . ISSN 0002-7863 . 
  11. ↑ براون، د.م.؛ كلارك، ب.ف.س.؛ ليترز، ر. (1961). "732. الفوسفوليبيدات. الجزء السابع. بنية أحادي فوسفات الإينوزيتول" . مجلة الجمعية الكيميائية (مستأنفة) : 3774-3779 . doi : 10.1039/jr9610003774 . ISSN 0368-1769 . 
  12. ↑ إيرفين، روبن ف . (2016). "تاريخ موجز لدهون الإينوزيتول" . مجلة أبحاث الدهون . 57 (11): 1987-1994 . doi : 10.1194/jlr.R071712 . PMC 5087877. PMID 27623846 .  
  13. ↑ كويجمان، إدغار إي.؛ كينغ، كاتريس إي.؛ غانغودا، ماهيندا؛ جيريك، آرني (13 أكتوبر 2009). "خصائص تأين فوسفاتيديل إينوزيتول متعدد الفوسفات في أغشية نموذجية مختلطة" . الكيمياء الحيوية . 48 (40): 9360-9371 . doi : 10.1021/bi9008616 . ISSN 0006-2960 . PMID 19725516 .  
  14. ↑ توماس، مارك ب.؛ ميلز، ستيفن ج.؛ بوتر، باري ف. ل. (26 يناير 2016). "الإينوزيتولات "الأخرى" وفوسفاتاتها: التخليق، والبيولوجيا، والطب (مع التطورات الحديثة في كيمياء ميو-إينوزيتول)" . Angewandte Chemie International Edition . 55 (5): 1614–1650 . Bibcode : 2016ACIE...55.1614T . doi : 10.1002 / anie.201502227 . ISSN 1433-7851 . PMC 5156312. PMID 26694856 .   
  15. ↑ هونر، ماريوس سي؛ برودبيك، أورس (1992). "إنزيم فوسفوليباز D الخاص بفوسفاتيديل إينوزيتول-جليكان هو بروتين سكري أمفيباتي يرتبط في مصل الدم بالبروتينات الدهنية عالية الكثافة" . المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 206 (3): 747-757 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1992.tb16981.x . ISSN 0014-2956 . PMID 1606959 .  
  16. 1 2 فالكنبرغر، بيورن هـ.؛ جنسن، جيل ب.؛ ديكسون، إيمون ج.؛ سوه، بيونغ تشانغ؛ هيل، بيرتيل (2010-09-01). " مراجعة ندوة: الفوسفاتيديل إينوزيتيدات: منظمات دهنية لبروتينات الغشاء: الفوسفاتيديل إينوزيتيدات توجه بروتينات الغشاء" . مجلة علم وظائف الأعضاء . 588 (17): 3179-3185 . doi : 10.1113/jphysiol.2010.192153 . PMC 2976013. PMID 20519312 .  
  17. ↑ مولر-روبر، ب؛ بيكال، س (2002). "استقلاب فوسفوليبيد الإينوزيتول في نبات الأرابيدوبسيس. الأشكال المتماثلة الموصوفة والمحتملة لكيناز فوسفوليبيد الإينوزيتول وفوسفوليباز ج الخاص بالفوسفاتيديل إينوزيتيد" . علم وظائف النبات . 130 (1): 22-46 . doi : 10.1104/pp.004770 . PMC 166537. PMID 12226484 .  
  18. ↑ تابائي، سيد ر.؛ غو، فينغ؛ روتاغانيرا، فلورنتين يو.؛ وفائي، ستاره؛ تشونغ، إنغريد؛ شوكات، كيفان م.؛ غلين، جيفري س.؛ تشو، نام جون (17-05-2016). "إعادة تشكيل تركيبية متعددة الخطوات للأغشية الدهنية المدعومة بواسطة كينازات فوسفاتيديل إينوزيتول النشطة سطحيًا" . الكيمياء التحليلية . 88 (10): 5042-5045 . doi : 10.1021/acs.analchem.6b01293 . ISSN 0003-2700 . PMC 5291064. PMID 27118725 .   
  19. ↑ شينك، كاي أو؛ تان، كيا-وي؛ ستينمارك، هارالد (2016). "الفوسفاتيديل إينوزيتيدات في التحكم بديناميكيات الغشاء" . المراجعة السنوية لبيولوجيا الخلية والتطور . 32 (1): 143-171 . doi : 10.1146/annurev-cellbio-111315-125349 . ISSN 1081-0706 . PMID 27576122 .  
  20. ↑ تشوي، كريستوفر هـ.؛ هان، بونغ كوان؛ بوتيلو، روبرتو ج. (2017). "تنوع الفوسفاتيديل إينوزيتول، وتوزيعه، ووظيفته المؤثرة: الخروج عن المألوف" . BioEssays . 39 ( 12) 1700121. doi : 10.1002/bies.201700121 . ISSN 0265-9247 . PMID 28977683. S2CID 22778474 .   
  21. ↑ ريدجواي، نيل د. (2016)، "تخليق الفوسفوليبيدات في خلايا الثدييات" ، كيمياء حيوية الدهون والبروتينات الدهنية والأغشية ، إلسيفير، ص 209-236 ، doi : 10.1016/b978-0-444-63438-2.00007-9 ، ISBN  978-0-444-63438-2، S2CID 89265741 ، تم استرجاعه بتاريخ 15-02-2024 
  22. ↑ تشاتيرجي، سوميا ديب؛ تشو، خوان؛ داسغوبتا، روبين؛ كرامر-بلوك، أنيلوس؛ تيمر، مونيكا؛ فان دير ستيلت، ماريو؛ أوبينك، مارسيلوس (2021). "تؤثر ديناميكيات البروتين على النشاط الإنزيمي للفوسفوليباز A/أسيل ترانسفيراز 3 و4" . الكيمياء الحيوية . 60 (15): 1178-1190 . doi : 10.1021/acs.biochem.0c00974 . ISSN 0006-2960 . PMC 8154263. PMID 33749246 .   
  23. ↑ باني، توم د.؛ كاتان، ماتيلدا (2011). "تنظيم إنزيم فوسفوليباز C: صور ناشئة للآليات الجزيئية" . اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 36 (2): 88-96 . doi : 10.1016/j.tibs.2010.08.003 . PMID 20870410 . 
  24. 1 2 إيفانوفا، أديلينا؛ أتاكبا أداجي، السلام (2023). "فوسفاتيديلينوسيتول 4،5-ثنائي الفوسفات والكالسيوم عند تقاطعات ER-PM - التفاعل المعقد للرسل البسيطين" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - أبحاث الخلايا الجزيئية . 1870 (6) 119475. دوى : 10.1016/j.bbamcr.2023.119475 . بميد 37098393 . 
  25. ديكسون ، إيمون جيه؛ هيل ، بيرتيل (2019). "فهم الفوسفاتيديل إينوزيتول: فوسفوليبيدات غشائية نادرة وديناميكية وأساسية" . مجلة الكيمياء الحيوية . 476 ( 1 ): 1-23 . doi : 10.1042/BCJ20180022 . PMC 6342281. PMID 30617162 .  
  26. ↑ هينشليف، كاثرين أ. (2001). "الإشارات الخلوية: التأكيد على أهمية PIP3" . علم الأحياء الحالي . 11 (9): 371-373 . doi : 10.1016/S0960-9822(01)00197-X . PMID 11369251 . 
  27. ↑ هالستيد، جيه آر؛ روفس، إم؛ إلسون، سي دي؛ داندريا، إس؛ تشين، سي-إس؛ دي سانتوس، سي إس؛ ديفيتشا، إن. (2001). "مسار جديد لتخليق فوسفاتيديل إينوزيتول (3،4،5)-ثلاثي الفوسفات الخلوي يُنظَّم بواسطة الإجهاد التأكسدي" . علم الأحياء الحالي . 11 (6): 386-395 . doi : 10.1016/s0960-9822(01)00121-x . PMID 11301249 . 
  28. بلونسوم ، نيكولاس جيه؛ كوكروفت، شمشاد (2020). "تخليق فوسفاتيديل إينوزيتول في الشبكة الإندوبلازمية" . مجلة بيوكيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA ) - البيولوجيا الجزيئية والخلوية للدهون . 1865 (1): 158471. doi : 10.1016/j.bbalip.2019.05.015 . PMID 31173893. S2CID 182948709 .  
  29. ↑ بيريدج، مايكل ج. (1981). "تحلل الفوسفاتيديل إينوزيتول: آلية نقل متعددة الوظائف" . علم الغدد الصماء الجزيئي والخلوي . 24 (2): 115-140 . doi : 10.1016/0303-7207(81)90055-1 . PMID 6117490. S2CID 27566538 .  
  30. ↑ راو، فيبها د.؛ ميسرا، سوراف؛ بورونينكوف، إيغور ف.؛ أندرسون، ريتشارد أ.؛ هيرلي، جيمس هـ. (1998). "بنية كيناز فوسفاتيديل إينوزيتول من النوع IIβ" . الخلية . 94 (6): 829-839 . doi : 10.1016/S0092-8674(00)81741-9 . PMID 9753329 .