스핑고멜린

Sphingomyelin
스핑골리피드의 일반 구조

스핑고멜린(SPH, ˌsfɪoooomamallnn)은 동물 세포막, 특히 일부 신경 세포 액손들을 둘러싸고 있는 막구 미엘린 껍질에서 발견되는 스핑골리피드의 일종이다. 보통 인포콜린과 세라마이드, 또는 인포이에탄올아민 머리군으로 구성되기 때문에 스핑고멜린도 스핑고인폴리피드로 분류할 수 있다.[1][2] 인간에서 SPH는 모든 스피놀리피드의 약 85%를 대표하며, 일반적으로 플라스마 막 지질의 10~20%를 차지한다.

스핑고멜린은 독일의 화학자 요한 L.W.에 의해 처음 격리되었다. 1880년대의 투키쿰.[3] 스핑고멜린의 구조는 1927년 N-아킬스핀-1-인스포릴콜린으로 처음 보고되었다.[3] 포유류에서 스핑고멜린 함량은 대부분의 조직에서 2-15%에 이르며 신경 조직, 적혈구, 안구 렌즈에서 더 높은 농도가 발견된다. 스핑고멜린은 세포에서 중요한 구조적, 기능적 역할을 한다. 플라즈마 막 성분으로 많은 신호 경로에 참여한다. 스핑고멜린의 신진대사는 세포에서 중요한 역할을 하는 많은 제품들을 만들어낸다.[3]

물리적 특성

스핑고멜린
블랙:스핑고신
레드:인산소콜린
파란색:지방산
거의 원통형 모양을 보여주는 스핑고멜린의 하향식 보기

구성

스핑고멜린은 인포콜린 머리 그룹, 스핑고신, 지방산으로 구성되어 있다. 글리세롤에서 합성되지 않은 몇 안 되는 막인산화물 중 하나이다. 스핑고신과 지방산은 집합적으로 세라마이드로 분류할 수 있다. 이 구성은 스핑고멜린이 신호 경로에 중요한 역할을 할 수 있게 한다: 스핑고멜린의 분해와 합성은 신호 전달을 위한 중요한 두 번째 메신저를 생산한다.

계란이나 소뇌와 같은 자연원에서 얻은 스핑고멜린에는 다양한 체인의 지방산이 들어 있다. 포화 16아킬 체인을 가진 팔미토일스핀 등 세트 체인 길이의 스핑고멜린이 시중에서 판매되고 있다.[4]

특성.

이상적으로는 스핑고멜린 분자는 원통형이지만, 스핑고멜린의 많은 분자는 상당한 체인 불일치를 가진다(두 소수성 사슬의 길이는 상당히 다르다).[5] 스핑고멜린의 소수성 사슬은 다른 인지질보다 포화도가 훨씬 높은 경향이 있다. 스핑고멜린의 주 전환상 온도 또한 유사인산염의 위상 전환 온도에 비해 37도 가까이 높다. 이것은 막에 측면 이질성을 도입하여 막 빌레이어 내에 도메인을 생성할 수 있다.[5]

스핑고멜린은 콜레스테롤과 상당한 상호작용을 겪는다. 콜레스테롤은 인산염에서 액체와 고체 위상 전환을 제거하는 능력이 있다. 스핑고멜린 전환 온도가 생리학적 온도 범위 내에 있기 때문에, 콜레스테롤은 스핑고멜린 단계에 중요한 역할을 할 수 있다. 스핑고멜린도 다른 인광질체보다 분자간 수소결합에 더 잘 걸린다.[6]

위치

스핑고멜린은 소포체 망막(ER)에서 합성되며, 적은 양으로도 찾을 수 있고, 트랜스 골기(Trans Golgi)에서 합성된다. 안쪽 전단지보다 바깥쪽 농도가 높은 플라즈마 막에서 농축된다.[7] 골지 콤플렉스는 ER과 플라즈마 멤브레인 사이의 중간을 나타내며, 트랜스 쪽을 향해 농도가 약간 높다.[8]

신진대사

합성

스핑고멜린 합성은 인산염에서 세라마이드로 인산염의 효소 전달을 포함한다. 스핑고멜린 합성의 첫 번째 커밋 단계는 L-세린과 팔미토일-CoA의 응축을 포함한다. 이 반응은 세린 팔미토일전달효소에 의해 촉매된다. 이 반응의 산물은 감소하여 디하이드로스핀이 발생한다. 디하이드로스핀은 N-아킬화 과정을 거쳐 세라마이드 생성을 한다. 이러한 각각의 반응은 세포질 망막의 세포질 표면에서 일어난다. 세라마이드는 골기 기구로 운반되어 스핑고멜린으로 변환할 수 있다. 스핑고멜린 싱타아제는 세라마이드로부터 스핑고멜린 생산을 담당한다. 디아실글리세롤은 인산염이 옮겨지면 부산물로 생산된다.[9]

스핑고멜린 데 노보 합성 경로

분해

스핑고멜린 파괴는 많은 보편적인 신호 경로를 시작하는 데 책임이 있다. 스핑고멜리네아제(스핑고멜린특정타입-C인산화효소)에 의해 가수분해된다.[7] 세라마이드가 막을 통해 확산되는 동안 인산염 머리 그룹은 수성 환경으로 방출된다.

함수

막

많은 신경 세포 액손들을 감싸고 전기적으로 절연하는 막막 미엘린 피복은 특히 스핑고멜린이 풍부해 신경섬유의 절연체로서의 역할을 시사한다.[2] 다른 세포의 플라즈마 막은 세포막의 외포체 전단지에서도 주로 발견될 예정이지만, 스핑고멜린에도 풍부하다. 그러나 막의 안쪽 전단에도 스핑고멜린 풀이 있을 수 있다는 증거가 있다.[10][11] 게다가, 중성 스핑고멜리네아제-2는 스핑고멜린을 세라마이드로 분해하는 효소로서 내부 전단지에만 국소화하는 것으로 밝혀져, 거기에 스핑고멜린이 존재할 수 있음을 더욱 시사하고 있다.[12]

신호전달

스핑고멜린의 기능은 신호 전달의 역할을 하는 것으로 밝혀지기 전까지 불분명했다.[13] 스핑고멜린은 세포 신호 경로에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 스핑고멜린 신타아제2에 의한 플라즈마 막에서의 스핑고멜린 합성은 신호 캐스케이드를 따라 통과할 수 있는 지질 용해성 두 번째 메신저인 디아실글리세롤을 생성한다. 또한, 스핑고멜린의 분해는 세포질 신호 경로에 관여하는 세라마이드를 생성할 수 있다.

사멸

스핑고멜린은 세라마이드로 가수분해하여 세포사멸의 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 1990년대 후반의 연구들은 세라마이드가 다양한 조건에서 생산되어 사멸을 초래한다는 것을 밝혀냈다.[14] 그 후 스핑고멜린 가수분해와 세라마이드 신호는 세포가 죽는지의 결정에 필수적이라는 가설이 제기되었다. 2000년대 초 세포가 언제 죽는지뿐만 아니라 어떻게 죽는지 결정하면서 세포사멸에서 스핑고멜린 가수분해를 위한 새로운 역할을 정의한 새로운 연구들이 등장했다.[14] 더 많은 실험 후에 만약 스핑고멜린 가수분해가 경로의 충분히 초기 지점에서 일어난다면 세라마이드의 생산은 세포 사망률과 형태에 영향을 미치거나 다운스트림 사건에서 블록을 방출하는 작업에 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀졌다.[14]

지질 뗏목

스핑고멜린은 다른 스핑골리피드뿐만 아니라 지질 래프팅으로 알려진 플라즈마 막의 지질 마이크로돔과 관련이 있다. 지질 래프트는 지질 분자가 지질 순서에 따른 단계로 나머지 플라스마 막에 비해 구조와 경직성을 더 많이 제공하는 것이 특징이다. 뗏목에서, 아킬 체인은 낮은 체인 움직임을 가지고 있지만 분자는 높은 측면 이동성을 가지고 있다. 이 순서는 부분적으로 스핑골리피드의 높은 전이 온도뿐만 아니라 이들 지질과 콜레스테롤의 상호작용에 기인한다. 콜레스테롤은 비교적 작은 비극성 분자로, 큰 아킬 체인의 결과물인 스핑골리피드 사이의 공간을 채울 수 있다. 지질 뗏목은 멤브레인 분류와 밀매, 신호 전달, 세포 양극화 등 많은 세포 과정에 관여하는 것으로 생각된다.[15] 지질 뗏목에서 과도한 스핑고멜린은 인슐린 저항성을 유발할 수 있다.[16]

이러한 마이크로도메인에서 특정한 종류의 지질 때문에, 지질 뗏목은 그것과 관련된 특정한 종류의 단백질을 축적할 수 있고, 따라서 그들이 가지고 있는 특별한 기능을 증가시킨다. 지질 뗏목은 세포 사멸의 폭포와 관련이 있는 것으로 추측되어 왔다.[17]

이상 및 관련 질병

스핑고멜린은 A형과 B형인 니만-픽병이라고 불리는 희귀 유전병에 축적될 수 있다. 리소솜 효소산 스핑고멜리네아제의 결핍에 의해 생기는 유전적 상속성 질환으로 비장, 간, 폐, 골수, 뇌에 스핑고멜린이 축적되어 돌이킬 수 없는 신경학적 손상을 일으킨다. 스핑고멜리닌아제를 포함한 두 가지 유형 중 A형은 유아에서 발생한다. 황달, 간 확대, 심한 뇌손상이 특징이다. 이런 유형의 아이들은 18개월 이상 사는 경우가 드물다. B형에는 간, 비장이 확대되어 있는데, 대개 10대 이전에 발생한다. 뇌는 영향을 받지 않는다. 대부분의 환자들은 정상 수준과 비교하여 <1% 정상 수준의 효소를 가지고 있다. 용혈성 단백질인 리세닌은 니만-픽A 환자의 세포에서 스핑고멜린 검출에 귀중한 탐침이 될 수 있다.[1]

자가면역질환 다발성 경화증(MS)의 결과 뇌와 척수에 있는 신경세포의 골수 피복이 저하되어 신호전달능력이 상실된다. MS 환자들은 뇌척수액, 특히 종양 괴사 인자 알파에 있는 특정 사이토카인의 상향 조절을 보여준다. 이것은 스핑고멜린에서 세라마이드로 가수분해를 촉진하는 효소인 스핑고멜리닌아제를 활성화시킨다; 스핑고멜리닌아제 활동은 세포사멸과 함께 관찰되었다.[18]

적혈구 막에 스핑고멜린이 과다하면(아베탈리팝프로테아혈증처럼) 적혈구 혈장막의 외전단에 지질이 과도하게 축적된다. 이것은 아칸토세포라고 불리는 비정상적인 모양의 적색세포를 만들어낸다.

추가 이미지

참조

  1. ^ a b Bruhn, Heike; Winkelmann, Julia; Andersen, Christian; Andrä, Jörg; Leippe, Matthias (2006-01-01). "Dissection of the mechanisms of cytolytic and antibacterial activity of lysenin, a defence protein of the annelid Eisenia fetida". Developmental & Comparative Immunology. 30 (7): 597–606. doi:10.1016/j.dci.2005.09.002. ISSN 0145-305X. PMID 16386304.
  2. ^ a b Donald J. Voet; Judith G. Voet; Charlotte W. Pratt (2008). "Lipids, Bilayers and Membranes". Principles of Biochemistry, Third edition. Wiley. p. 252. ISBN 978-0470-23396-2.
  3. ^ a b c Ramstedt, B; Slotte, JP (30 October 2002). "Membrane properties of sphingomyelins". FEBS Letters. 531 (1): 33–7. doi:10.1016/S0014-5793(02)03406-3. PMID 12401199. S2CID 35378780.open access
  4. ^ "Avanti Polar Lipids". Archived from the original on 2014-03-29. Retrieved 2013-07-16.
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  6. ^ Massey, John B. (9 February 2001). "Interaction of ceramides with phosphatidylcholine, sphingomyelin and sphingomyelin/cholesterol bilayers". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 1510 (1–2): 167–84. doi:10.1016/S0005-2736(00)00344-8. PMID 11342156.open access
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