Esfingomielina: estrutura, funções, síntese e metabolismo

A esf ingomielina é o mais abundante em tecidos animais esfingolípido: é conhecida para ocorrer em todas as membranas das células estudadas até à data. Possui semelhanças estruturais com a fosfatidilcolina em termos do grupo da cabeça polar, por isso também é classificado como fosfolípido (fosfosfingolípido).

Na década de 1880, o cientista Johann Thudichum isolou um componente lipídico solúvel em éter do tecido cerebral e o nomeou esfingomielina. Mais tarde, em 1927, a estrutura desse esfingolípido foi relatada como N -acil-esfingosina-1-fosfocolina.

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Estrutura da esfingomielina (Fonte: Jag123 na Wikipedia em inglês. [Domínio público], via Wikimedia Commons)

Como os outros esfingolipídeos, a esfingomielina possui funções de sinalização estrutural e celular e é especialmente abundante nos tecidos nervosos, especificamente na mielina, uma bainha que cobre e isola os axônios de certos neurônios.

Sua distribuição foi estudada através de experimentos de fracionamento subcelular e degradação enzimática com esfingomielinases, e os resultados indicam que mais da metade da esfingomielina nas células eucarióticas é encontrada na membrana plasmática. No entanto, isso depende do tipo de célula. Nos fibroblastos , por exemplo, representa quase 90% do total de lipídios.

A desregulamentação dos processos de síntese e metabolismo desse lipídeo leva ao desenvolvimento de patologias complexas ou lipidose. Um exemplo disso é a doença de Niemann-Pick herdada, caracterizada por hepatoesplenomegalia e disfunção neurológica progressiva.

Estrutura

A esfingomielina é uma molécula anfipática composta por uma cabeça polar e duas caudas apolares. O grupo da cabeça polar é uma molécula de fosfocolina, portanto pode parecer semelhante ao fosfatidilcolina glicerofosfolípido (PC). No entanto, existem diferenças substanciais em relação à região interfacial e hidrofóbica entre essas duas moléculas.

A base mais comum em uma molécula de esfingomielina de mamíferos é a ceramida, composta de esfingosina (1,3-di-hidroxi-2-amino-4-octadeceno), que possui uma dupla ligação trans entre os carbonos das posições 4 e 5 da cadeia de hidrocarbonetos. Seu derivado saturado, esfinganina, também é comum, mas é encontrado em menor proporção.

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O comprimento das caudas hidrofóbicas da esfingomielina varia de 16 a 24 átomos de carbono e a composição de ácidos graxos varia de acordo com o tecido.

Esfingomielinas a substância branca do cérebro humano , por exemplo, eles têm de ácido nervónico, aqueles da matéria cinzenta contêm principalmente o ácido esteárico, e a forma predominante em plaquetas é araquidonato.

Geralmente, existe uma disparidade de comprimento entre as duas cadeias de ácidos graxos da esfingomielina, o que parece favorecer os fenômenos de “interdigitação” entre hidrocarbonetos em monocamadas opostas. Isso fornece à membrana estabilidade e propriedades especiais em comparação com outras membranas mais pobres neste esfingolípido.

Na região interfacial da molécula, a esfingomielina possui um grupo amida e um hidroxila livre em carbono 3, que podem servir como doadores e aceitadores de pontes de hidrogênio para ligações intra e intermoleculares, importantes na definição de domínios laterais e interação Com vários tipos de moléculas.

Funções

-Sinalização

Os produtos do metabolismo da esfingosina -ceramida, esfingosina, 1-fosfato de esfingosina e diacilglicerol- são importantes efetores celulares e desempenham um papel em múltiplas funções celulares, como apoptose, desenvolvimento e envelhecimento, sinalização celular, entre outras.

-Estrutura

Graças à estrutura tridimensional “cilíndrica” ​​da esfingomielina, esse lipídeo pode formar domínios de membrana mais compactos e ordenados, o que tem implicações funcionais importantes do ponto de vista da proteína, uma vez que eles podem estabelecer domínios específicos para algumas proteínas de membrana integrais.

Nas jangadas lipídicas e caveolas

Jangadas lipídicas, fases da membrana ou micro domínios ordenados de esfingolipídios, como esfingomielina, alguns glicerofosfolípides e colesterol, representam plataformas estáveis ​​para a associação de proteínas da membrana com várias funções (receptores, transportadores, etc.).

Caveolas são invaginações da membrana plasmática que recrutam proteínas com âncoras GPI e também são ricas em esfingomielina.

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Em relação ao colesterol

O colesterol, devido à sua rigidez estrutural, afeta significativamente a estrutura das membranas celulares, principalmente em aspectos relacionados à fluidez, sendo, portanto, considerado um elemento essencial.

Como as esfingomielinas possuem doadores e receptores de pontes de hidrogênio, acredita-se que elas possam formar interações mais “estáveis” com as moléculas de colesterol. É por isso que se diz que existe uma correlação positiva entre os níveis de colesterol e a esfingomielina nas membranas.

Síntese

A síntese da esfingomielina ocorre no complexo de Golgi , onde a ceramida transportada do retículo endoplasmático (ER) é modificada pela transferência de uma molécula de fosfocolina da fosfatidilcolina, com a liberação concomitante de uma molécula de diacilglicerol. A reação é catalisada pela SM sintase (ceramida: fosfatidilcolina fosfocololina transferase).

Há também outra via de produção de esfingomielina que pode ocorrer transferindo uma fosfoetanolamina da fosfatidiletanolamina (PE) para a ceramida, com a metilação subsequente da fosfoetanolamina. Pensa-se que isso possa ser particularmente importante em alguns tecidos nervosos ricos em PE.

A esfingomielina sintase é encontrada no lado luminal da membrana do complexo de Golgi, que coincide com a localização citoplasmática extra da esfingomielina na maioria das células.

Devido às características do grupo polar da esfingomielina e à aparente ausência de translocases específicas, a orientação topológica desse lipídeo depende da enzima sintase.

Metabolismo

A degradação da esfingomielina pode ocorrer tanto na membrana plasmática quanto nos lisossomos. A hidrólise lisossômica em ceramida e fosfocolina depende da esfingomielinase ácida, uma glicoproteína lisossômica solúvel cuja atividade tem um pH ideal em torno de 4,5.

A hidrólise na membrana plasmática é catalisada por uma esfingomielinase que funciona a pH 7,4 e que requer íons divalentes de magnésio ou manganês para funcionar. Outras enzimas envolvidas no metabolismo e na reciclagem da esfingomielina são encontradas em diferentes organelas que se conectam através das vias de transporte vesicular.

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Referências

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