Ο μεταβολισμός Φωσφολιπιδίων Σφιγγολιπιδίων Χοληστερόλης

Transcript

1 Ο μεταβολισμός Φωσφολιπιδίων Σφιγγολιπιδίων Χοληστερόλης 1 Φωσφατιδικό

2 Το μεγαλύτερο μέρος των λιπαρών οξέων βρίσκεται εστεροποιημένο είτε σε τριακυλγλυκερόλες, είτε σε γλυκερο-φωσφολιπίδια. Το Φωσφατιδικό είναι κοινό πρόδρομο μόριο στη σύνθεση φωσφολιπιδίων και τριακυλγλυκερολών Α1 Α2 D Σημεία υδρόλυσης απο Φωσφολιπάσες Α1, Α2*, C, D. C * cobra 2 Σύνθεση φωσφατιδικού

3 Το φωσφατιδικό συντίθεται με την εστεροποίηση δυο λιπαρών οξέων με την 3-φωσφορική γλυκερόλη μέσω δύο ακυλ-μεταφορασών 3Ρ-γλυκερόλης Τα λιπαρά οξέα ενεργοποιούνται μέσω αδενυλίωσης (AMP) και μεταφοράς στο CoA (ακυλ-coa μεταφοράση) 1 2 Η 3-Ρ γλυκερόλη προκύπτει με αναγωγή της 3-Ρ διυδροξυ-ακετόνης (γλυκόλυση) 3P-διυδροξυακετόνη 6-Ρ γλυκόζη γλυκόλυση 3 Σύνθεση τριακυλγλυκερολών

4 Η σύνθεση τριακυλγλυκερολών (TAGs) καταλύεται από το σύμπλοκο συνθάση των τριακυλγλυκερολών (πχ στο στο ER του ήπατος). Το ένζυμικό αυτό σύμπλοκο κατέχει ενεργότητα φωσφατάσης και ακυλομεταφοράσης διγλυκεριδίων Από το ήπαρ οι TAG μεταφέρονται στους μυς για ενέργεια και στο λιπώδη ιστό για αποθήκευση Κύκλος TΑG 4

5 Οι τριακυλ-γλυκερόλες διασπώνται και ανασυντίθενται σε έναν συνεχή (ορμονο-ελεγχόμενο, πχ σε περιόδους νηστείας) κύκλο (κύκλος TAGs) Λιπώδης ιστός Αίμα Ήπαρ Επινεφρίνη + Ινσουλίνη _ Λιπάση γλυκερόλη λιποπρωτείνες Λιπάση λιποπρωτεινών (LPL) Τριακυλογλυκερόλη 3-Ρ-Ρ γλυκερόλη Τριακυλογλυκερόλη Λιπαρό οξύ Λιπαρό οξύ 3-Ρ- γλυκερόλη Αλβουμίνη Καύσιμα για ιστούς _ Ac-CoA γλουκαγόνη Αύξηση της νεο γλυκερο γένεσης στο λιπώδη ιστό από θειααζολι δινεδιόνες -PPARγ λόγω επαγωγής της καρβοξυκινάσης του PEP (φωσφοενολοπυροσταφυλικού) - ελαττώνουν τα ελεύθερα λιπαρά οξέα στη κυκλοφορία και τηn ανθεκτηκότητα σε ινσουλίνη 5 Σύνθεση φωσφολιπιδίων-φωσφατιδυλοσερίνης

6 Η σύνθεση φωσφολιπιδίων χρειάζεται ενεργοποίηση τουλάχιστον ενός εκ των δυο αντιδρώντων (είτε του φωσφατιδικού, είτε της αλκοόλης) Α) Σύνθεση όξινων Φωσφολιπιδίων: Ενεργοποίηση φωσφατιδικού μέσω κυτιδινυλίωσης και προσβολή από την αλκοόλη Με αποκαρβοξυλίωση και μεθυλίωση στα βακτήρια προκύπτει φωσφατιδυλο-αιθανολαμίνη και φωσφατιδυλο-χολίνη 6 Ενεργοποίηση αλκοόλης

7 Β) Σύνθεση ουδέτερων Φωσφολιπιδίων: Ενεργοποίηση της αλκοόλης μέσω κυτιδινυλίωσης και προσβολή από το φωσφατιδικού Αιθερικά φωσφολιπίδια 7

8 Αιθερικά φωσφολιπίδια Πλασμαλογόνα και παράγοντας ενεργοποίησης ης αιμοπεταλίων (PAF) αποκορεσμός Πλασμαλογόνα : Φέρουν α,β-ακόρεστο (βινυλ-) αιθέρα στο C1. Σσύνθεση στα υπεροξυσώματα, αποκορεσμόsς στο ER. Είναι τα πιο άφθονα φωσφολιπίδια της μυελίνης και το 50% των φωσφολιπιδίων του καρδιακού μυός PAF Συγκόληση αιμοπεταλίων, πήξη Σύσπαση λείων μυϊκών ινών Ενεργοποίηση ανοσοποιητικού Αναφυλακτική καταπληξία. Επαγωγή φωσφολιπάσης Α2, απελευθέρωση αραχιδονικού, σύνθεση προσταγλανδινών. Η επαγωγή φωσφολιπάσης Α2 από PAF αναστέλλεται απο κορτικοστεροειδή αντιφλεγμονώδη. 8 Σύνθεση

9 Τα αιθερικά φωσφολιπίδια συντίθενται από Ρ-διυδροξυακετόνη 1-άλκυλο-2-άκυλο φωδφατιδυλοχολίνη 3P-γλυκερόλη γλυκόλυση 3P-διυδροξυακετόνη 6-Ρ γλυκόζη 9 σφιγγολιπίδια

10 Σφιγγολιπίδια : Τα λιπαρά οξέα εστεροποιούνται με σφιγγοσίνη (αντί με γλυκερόλη) Δομή της σφιγγοσίνης και σφιγγομυελίνης Η σφιγγοσίνη προκύπτει από παλμιτικό και σερίνη κεραμίδιο 10 Κεραμίδιο- Σφιγγολιπίδια

11 Τα σφιγγολιπίδια συντίθενται από κεραμίδιο (Ν-άκυλο-σφιγγοσίνη) Τα σφιγγολιπίδια μπορεί να αποτελούν πηγές δευτερογενών αγγελιοφόρων μορίων, π.χ το κεραμίδιο πυροδοτεί προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο. Η 1-φωσφορική σφιγγοσίνη είναι σηματοδοτικό μόριο -Γαγγλιοζίτες, Καθορισμός ομάδων αίματος 11 Tay-Sachs

12 1. Νόσος Tay-Sachs Μετάλλαξη Εξοσαμινιδάσης Α (Hexosaminidase A) Αδυναμία αποικοδόμησης γαγγλιοζιτών στα Λυσοσώματα. Νευρικός εκφυλισμός και θάνατος 2. Σύνδρομο αναπνευστικής δυσφορίας Ανεπαρκής σύνθεση διπαλμιτοϋλο φωσφατιδυλο χολίνης 12 χοληστερόλη

13 Χοληστερόλη : σύνθεση από ακετυλ-coa 13 HMG CoA

14 Σύνθεση HMG-CoA (3 Ηydroxyl- 3 Methyl Glutaryl CoA) με διαδοχική συμπήκνωση τριων μορίων Ac-CoA (HMG-CoA) Η 1 η αντίδραση καταλύεται απο την κυτταροπλασματική θειολάση και η 2 η απο την κυτταροπλασματική συνθάση του HMG-CoA. Αντίστοιχα, οι ίδιες μιτοχονδριακές ενεργότητες συνθέτουν HMG-CoA, που προορίζεται για παραγωγή κετονοσωμάτων (ακετο-οξικό, ακετόνη, β-υδροξυ βουτυρικό) Αναγωγάση HMG CoA 14

15 Αναγωγή του HMG-CoA προς μεβαλονικό από την αναγωγάση του HMG-CoA και σύνθεση ΡΡ-ισοπεντενύλιου NADPH Tα δυο ισομερή συμπηκνώνονται διδοχικά συνθέτοντας ισοπρενοειδή πολυμερή μρή 15 Ισοπρενοειδή-χοληστερόλη

16 Tα δυο ισομερή συμπηκνώνονται διδοχικά συνθέτοντας ισοπρενοειδή πολυμερή και τελικά χοληστερόλη Co Q Heme 16 έλεγχος

17 Η καθοριστική* αυστηρά ρυθμιζόμενη- αντίδραση στη σύνθεση χοληστερόλης είναι η αναγωγή του HMG-CoA προς μεβαλονικό από την αναγωγάση του HMG-CoA Η HMG-CoA αναγωγάση λειτουργεί στο ER 17 *Καθοριστική = rate limiting = στόχος φαρμακολογικής παρέμβασης έλεγχος

18 Η Αναγωγάση HMG-CoA ελέγχεται σε πολλά επίπεδα Αμεση ρύθμιση της ενζυμικής λειτουργίας H δραστικότητα ατης αναγωγάσης αγωγάσης του HMG-CoA αναστέλλεται ασ α με φωσφορυλίωση καταλυόμενη από την ΑΜΡ-ενεργοποιούμενη κινάση, η οποία επίσης ρυθμίζει την βιοσύνθεση λιπαρών οξέων και άλλες (καταβολικές) διεργασίες. Η κινάση ενεργοποιείται όταν αυξάνεται η συγκέντρωση του AMP (σε σχέση με αυτήν του ATP). Σε αυτές τις συνθήκες δεν ξοδεύεται ενέργεια για σύνθεση χοληστερόλης, λιπαρών οξέων κλπ Ποσοτική Ρύθμιση της πρωτείνης α) Η αποικοδόμηση της αναγωγάσης HMG-CoA ενεργοποιείται από χοληστερόλη, μεβαλονικό και φαρνεσύλιο. Η πρωτείνη περιέχει- εκτός από κυτοσολική καταλυτική περιοχή- και μεμβρανική περιοχήαισθητήρα που ενεργοποιεί την πρωτεόλυση στο πρωτεάσωμα, όταν αυξάνεται η συγκέντρωση χοληστερόλης, μεβαλονικού κλπ 18 SREBP

19 Ποσοτική Ρύθμιση της πρωτείνης β) Μεταγραφική ρύθμιση Οi μεταγραφικoί παράγοντες SREBP (Sterol Regulatory Element Binding Protein) ρυθμίζουν τον μεταβολισμό χοληστερόλης και λιπαρών οξέων (SREBP-2 ρύθμιση χοληστερόλης, SREBP-1c ρύθμιση λιπαρών οξέων) HMG-CoA αναγωγάση Όταν ελαττωθεί το επίπεδο στερολών το σύμπλοκο SREBP - SCAP (SREBP Cleavage Activating Protein) μετακινείται στο Golgi όπου υφίσταται δυο διαδοχικές πρωτεολύσεις Πρωτεάσες 19 στατίνες

20 Οι στατίνες είναι ευρέως χρησιμοποιούμενοι αναστολείς της αναγωγάσης του HMG-CoA Δομική ομοιότητα με μεβαλονικό 20 λιποπρωτείνες

21 Λιποπρωτείνες = λιποπρωτεινικά σωμάτια Μεταφορά χοληστερόλης και τριακυλγλυκερολών σε κάθε σημείο του οργανισμού Πυρήνας: υδρόφοβa λιπιδία (εστέρες χοληστερόλης, τριακυλγλυκερόλες) Κέλυφος: Μονομοριακή στιβάδα φωσφολιπιδίων, μη εστεροποιημένη χοληστερόλη, και πρωτεϊνών (από-λιποπρωτείνες) Ρόλος από-λιποπρωτείνών: Διαλυτοποίηση και κυτταρική στόχευση 21 Πυκνότητα

22 Τα λιποπρωτεινικά σωμάτια ταξινομούνται με βάση την πυκνότητα τους Apo Β-48, C, E Apo Β-100,, C, E Apo Β-100 Apo A 22 μετακίνηση

23 Μεταβολισμός λιποπρωτεινών ΕΝΤΕΡΟ λίπη διατροφής ΗΠΑΡ Τριακυλγλυκερόλες Χοληστερόλη Εστ. Χοληστερόλης Χυλομικρά VLDL (TAG-- χοληστερόλη) Υπολείματα Χυλομικρών (χοληστερόλη) IDL (TAGsχοληστερόλη) LDL (χοληστερόλη) Σύνθεση* στεροειδών ορμονών HDL (TAG) Τριακυλγλυκερόλες Χοληστερόλη Εστ. Χοληστερόλης (χοληστερόλη) HDL Scavenger Receptor import holesteryl esters ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ (ΜΥΕΣ, ΛΙΠΩΔΗΣ ΙΣΤΟΣ) 23 Υποδοχέας LDL

24 Με εξαίρεση το ήπαρ και το έντερο, οι περιφερειακοί ιστοί έχουν ως βασική πηγή χοληστερόλης την LDL, την οποία προσλαμβάνουν με ενδοκυττάρωση μέσω του διαμεμβρανικού υποδοχέα LDL -- Αλληλεπίδραση του υποδοχέα LDL με την απολιποπρωτείνη Β-100 της LDL -- Ενδοκυττάρωση -- Σύντηξη με λυσοσωμάτια ( πρωτάση, λιπάση) -- Χρησιμοποίηση της χοληστερόλης στη σύνθεση μεμβρανών. Εστεροποίηση και αποθήκευση Ο υποδοχέας LDL ελέγχεται από τον μεταγραφικό παράγοντα SREBP 24 Δομή

25 Δομή του διαμεμβρανικού υποδοχέα LDL H δομή που προσδένει LDL σταθεροποιείται από δiσουλφιδικούς δεσμούς μεταξύ Cys και δεσμούς μεταξύ Ca++ και Glu, Asp. Η πρωτονίωση Glu, Asp στα λυσοσωμάτια απελευθερώνουν Ca++ με αποτέλεσμα απελευθέρωση LDL 1. Ο υποδοχέας LDL ενεργοποιείται μεταγραφικά από τον παράγοντα SREBP 2. Η ανεπάρκεια υποδοχέων LDL ευθύνεται για τις περισσότερες περιπτώσεις οικογενούς υπερχοληστερολαιμίας 25 Παράγωγα

26 Παράγωγα χοληστερόλης: χολικά άλατα, στεροειδείς ορμόνες, βιταμίνη D 1. Tα χολικά άλατα δρούν ως απορρυπαντικά. Διαλυτοποιούν τα λίπη των τροφών στο έντερο διευκολύνοντας τη δράση λιπασών Το γλυκοχολικό είναι το κύριο χολικό άλας Ρ450 26

27 Αντιδράσεις υδροξυλίωσης κατα την μετατροπή χοληστερόλης ης σε χολικά άλατα και στεροειδείς ορμόνες χρειάζονται NADPH και O 2 και καταλύονται από μονοξυγονάσες (ή οξυγονάσες μικτής λειτουργίας) RH +O 2 + NADPH + H + ROH + H 2 O + NADP + H υδροξυλίωση χρειάζεται ενεργοποίηση του Ο 2 που πραγματοποιείται από κυτοχρώματα Ρ450 Το σύστημα κυτοχρώματος Ρ450 είναι μια παγκόσμια υπεροικογένεια μονοξυγονασών σε φυτά ζώα και προκαρυωτικά ορμόνες 27

28 2. Η χοληστερόλη είναι η πρόδρομη ένωση των πέντε τάξεων στεροειδών ορμονών 28 Μεταγραφή-

29 Οι Στεροειδείς ορμόνες ενεργοποιούν πυρηνικούς υποδοχείς στεροειδών ορμονών (μεταγραφικοί παράγοντες) Το στεροειδές προκαλεί δομικές αλλαγές στον πυρηνικό υποδοχέα, και μπορεί να τον καθιστά ικανό να συνδέεται με συνενεργοποιητές και να ενργοποιεί την μεταγραφή 29 Βιταμίνη D

30 3. Η βιταμίνη D προκύπτει από τη χοληστερόλη με φωτολυτική διάσπαση τωνστεροειδών δακτυλίων. Ελέγχει τον μεταβολισμό ασβεστίου, φωσφόρου. Έλλειψη βιταμίνης D δημιουργεί ραχίτιδα. 30 τερπένια

31 4. Το πυροφωσφορικό ισοπεντανύλιο είναι η πρόδρομη ένωση για μια μεγάλη ποικιλία βιομορίων π.χ. τερπένια 31

32 Ασκήσεις Stryer σελ. 837, 838 1, 2, 5, 12 Lehninger Kεφ. 10 2, ,5,6,7,8,9. 32