ジホスファチジルグリセロールとしても知られているカルジオリピンは、脂質グリセロフォスフォリピドスファミリーであり、ポリグリセロフォスフォリピドスのグループです。それは真核生物のミトコンドリア膜、多くの細菌の原形質膜、そしていくつかの古細菌にも見られます。
それはウシの心臓組織の膜脂質の分析から1942年にパンボーンによって発見されました。その構造は1956年に提案され、化学合成は約10年後に起こりました。
カルジオリピンの構造（出典：Wikimedia Commons経由のEdgar181）
一部の著者は、その存在が、真核生物のミトコンドリア、細菌の原形質膜、および特定の原生生物のヒドロゲノソーム（ミトコンドリアのようなオルガネラ）の場合のように、ATP産生膜に制限されていると考えています。
カルジオリピンがミトコンドリアとバクテリアの原形質膜に見られるという事実は、ミトコンドリアが真核生物の前駆細胞にバクテリアの食作用によって生じたと述べている共生理論の基礎を強化するために使用されてきました。その後、セルに依存するようになり、その逆も同様です。
動物におけるその生合成経路は1970年から1972年の間に記述され、その後それは植物、酵母、真菌および無脊椎動物で発生するのと同じ経路であることが示されました。脂質はそれほど豊富ではありませんが、細胞が適切に機能するには脂質が必要です。
このリン脂質のミトコンドリアにとっての、したがって細胞代謝にとっての重要性は、それに関連する代謝経路の機能不全がバース症候群（心臓骨格筋症）として知られる人間の病理を生み出すときに明白です。
構造
カルジオリピンまたはジホスファチジルグリセロールは、グリセロール分子を介してリンクされた2つの分子のホスファチジン酸（最も単純なリン脂質）で構成されています。
他のリン脂質の生合成経路における一般的な中間体の1つであるホスファチジン酸は、2つの脂肪酸鎖が炭素1と2の位置でエステル化されているグリセロール3-リン酸分子で構成されています。これは、1,2-ジアシルグリセロール3-リン酸としても知られています。
したがって、カルジオリピンは3つのグリセロール分子で構成されています。中央のグリセロールは、炭素1のリン酸基、炭素3の別のリン酸基、炭素2の水酸基に結合しています。そして2つの「サイド」グリセロール。
2つの「サイド」グリセロール分子は、位置3の炭素を介して「グリセロールブリッジ」によって中央分子に結合しています。位置1と2の炭素では、長さと飽和の2つの脂肪酸鎖がエステル化されています。変数。
カルジオリピンは、二価カチオンの有無に応じて、二重層を形成する場合としない場合がある脂質です。これは対称的な分子であるため、エネルギー変換プロセスに関与する膜で重要になります。
ポリグリセロリン脂質のグループの他の脂質と同様に、カルジオリピンには、脂肪酸の結合に役立ついくつかのヒドロキシル基があります。したがって、複数の位置立体異性体があります。
あなたの脂肪酸
さまざまな研究により、カルジオリピンのグリセロール側分子に結合している脂肪酸は通常不飽和であることが判明していますが、不飽和の程度は特定されていません。
したがって、そのような脂肪酸は、長さが14〜22の炭素と0〜6の二重結合である可能性があります。これと、カルジオリピンが4つのリンクされた脂肪酸分子を持っているという事実は、このリン脂質の複数の変数と組み合わせがあり得ることを意味します。
合成
カルジオリピン生合成は、予想されるように、グリセロール3-リン酸と脂肪酸からホスファチジン酸または1,2-ジアシルグリセロール3-リン酸の合成から始まります。このプロセスは、真核生物のミトコンドリアと細菌の原形質膜で発生します。
真核生物での合成
形成された後、ホスファチジン酸はATPに類似した高エネルギー分子と反応します：CTP。次に、ホスファチジル-CMPとして知られている高エネルギーの中間体が形成されます。活性化されたホスファチジル基は、バックボーンとして機能する中央のグリセロール分子のC1位置のヒドロキシル基に移動します。
このプロセスにより、ホスファチジルグリセロホスフェートと呼ばれる分子が得られ、加水分解されてホスファチジルグリセロールが生成されます。これは、カルジオリピンシンターゼとしても知られるホスファチジルトランスフェラーゼによって触媒される反応である、別のホスファチジルCMP分子から活性化された別のホスファチジル基を受け取ります。
酵素カルジオリピンシンターゼはミトコンドリア内膜に存在し、少なくとも酵母では大きな複合体を形成しているようです。その遺伝子は、脊椎動物の心臓、肝臓、骨格筋などのミトコンドリアが豊富な組織で大量に発現しています。
その活性の調節は、ミトコンドリアの生合成を調節する同じ転写因子と内分泌因子に大きく依存します。
内側のミトコンドリア膜で合成されると、カルジオリピンは外側のミトコンドリア膜に向かって移動し、一連のトポロジープロセスが膜で行われ、他の構造要素が適応されるようにする必要があります。
原核生物での合成
バクテリアのカルジオリピン含有量は非常に変動する可能性があり、主に細胞の生理学的状態に依存します。通常、指数増殖期ではそれほど多くなく、それが減少すると（たとえば定常期で）より多くなります。
その生合成経路は、エネルギー不足や浸透圧ストレスなどのさまざまなストレス刺激によって引き起こされます。
ホスファチジルグリセロールの形成まで、真核生物と原核生物のプロセスは同等ですが、原核生物では、ホスファチジルグリセロールがエステル交換によって、別のホスファチジルグリセロール分子からホスファチジル基を受け取ります。この反応は、カルジオリピンシンターゼとしても知られているホスホリパーゼD型酵素によって触媒されます。
この反応は「トランスホスファチジル化」反応として知られています（英語の「トランスホスファチジル化」から）。ここで、ホスファチジルグリセロールの1つはホスファチジル基のドナーとして機能し、もう1つはアクセプターとして機能します。
特徴
カルジオリピン分子の物理的特性は、それらが見つかる膜の構造組織において重要な役割を果たす特定の相互作用を明らかに可能にします。
これらの機能の中には、いくつかの膜ドメインの識別、とりわけ膜貫通タンパク質またはそれらのサブドメインとの相互作用または「クロスオーバー」があります。
その物理化学的特性のおかげで、カルジオリピンは二重層を形成しない脂質として認識されていますが、その機能は脂質二重層の膜貫通タンパク質を安定化および「収容」することかもしれません。
その電気的特性は、特に、ミトコンドリアで起こるプロトン移動プロセスで機能します。
細胞はこのリン脂質なしで生き残ることができますが、いくつかの研究では、それがそれらの最適な機能に必要であると判断しています。
参考文献
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