ホスファチジルイノシトールは、生体膜中に存在しているグリセロリン脂質またはホスホグリセリド、リン脂質の家族です。それは平均的な細胞の総リン脂質含有量の約10％を占めています。
それは多くの真核生物と原核生物の原形質膜の内側で一般的です。哺乳動物や他の脊椎動物では、特に脳細胞の膜を豊かにします。そして、1942年にFolchとWooleyによって最初に観察されたのはこれらの組織でした。
ホスファチジルイノシトールの古典的表現（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のNEUROtiker）
その化学構造は、そのリン酸化誘導体の一部と同様に、1959年から1961年の間にBallouの研究グループによって決定されました。
それは、膜内の豊富さに関連して重要な構造機能を持っていますが、多数の多様な特別な刺激によって引き起こされる細胞シグナル伝達プロセスに重要な意味を持つセカンドメッセンジャーの重要な情報源でもあります。
そのグリコシル化形態は、GPI（グリコシルホスファチジルイノシトール）の「アンカー」と呼ばれる脂質構造を介して膜に結合できるようにするタンパク質の共有結合修飾に関与しています。
構造
ほとんどの膜脂質と同様に、ホスファチジルイノシトールは両親媒性分子です。つまり、親水性の極性末端と疎水性の非極性末端を持つ分子です。
その一般的な構造は、1,2-ジアシルグリセロール3-リン酸骨格に基づいており、位置1と2の炭素でエステル化された2つの脂肪酸鎖は、無極性の尾を表し、リン酸基は、グループに結合しています "頭」は、極域を表します。
ヘッドグループ：イノシトール
ホスホジエステル結合を介してグリセロール分子の3位の炭素のリン酸基に結合したイノシトール分子は、このリン脂質の「頭」基を表します。
イノシトールは、すべての炭素原子（6）がそれぞれヒドロキシル基にリンクされているシクロヘキサンの誘導体です。これは、食事で消費された食品、de novo合成経路、または独自のリサイクルから生じる可能性があります。脳細胞は、他の組織と同様に、より少ない程度で、グルコース6-リン酸からそれを生成します。
多くのホスファチジルイノシトール誘導体の構造は、イノシトール部分の一部のヒドロキシル基にリン酸基が付加されたホスファチジルイノシトール分子にすぎません。
無極性尾
無極性の尾の炭化水素鎖は、問題の生物に応じて、16からプラスまたはマイナス24の炭素原子までさまざまな長さを持つことができます。
これらの鎖は、飽和（炭素-炭素単結合）または不飽和（炭素-炭素二重結合;一価不飽和または多価不飽和）であり、ホスファチジン酸に由来する他のリン脂質と同様に、グリセロール3-リン酸のC2位置にある脂肪酸のリン脂質である通常は不飽和です。
これらの脂質は通常、ステアリン酸とアラキドン酸に対応する18と20の炭素原子の脂肪酸鎖を持ち、一方は飽和、もう一方は不飽和です。
トレーニング
ホスファチジルイノシトールは、他のリン脂質と同様に、ホスファチジン酸から形成されます。ホスファチジン酸は、2つの無極性尾とグリセロールの位置3の炭素に結合したリン酸基のみで構成される極性頭部を特徴とする単純なリン脂質です。
デノボ合成
ホスファチジルイノシトールの新規形成では、ホスファチジン酸は、ATPに類似した高エネルギー分子であるCTP（シチジン三リン酸）と反応し、ホスファチジルイノシトール経路とその誘導体の一般的な前駆体であるCDP-ジアシルグリセロールを形成します。ホスファチジルグリセロールおよびジホスファチジルグリセロールまたはカルジオリピン。
問題の反応は、ミクロソーム画分とミトコンドリア内膜を含む二重の細胞内位置を持つ酵素CDP-ジアシルグリセロールシンターゼによって触媒されます。
その後、ホスファチジルイノシトールは、前のステップで得られたイノシトール分子とCDP-ジアシルグリセロール分子間の縮合反応から発生します。
このステップは、ホスファチジルイノシトールシンターゼ（CDP-ジアシルグリセロール：ミオイノシトール3-ホスファチジルトランスフェラーゼ）、哺乳類細胞の小胞体の膜に関連する酵素によって触媒されます。
このプロセスの制限ステップを表す反応は、実際にはグルコース6-リン酸からのイノシトールの形成であり、これは生合成経路の「上流」で発生しなければなりません。
その誘導体の合成
ホスファチジルイノシトールのリン酸化誘導体は、ホスファチジルイノシトールキナーゼと呼ばれる一群の酵素によって生成され、親脂質のイノシトール部分のヒドロキシル基にリン酸基を結合させます。
特徴
構造的
ホスファチジルセリンおよびホスファチジルグリセロールと同様に、ホスファチジルイノシトールは複数の機能を果たします。これは、異なる多機能生体膜を構成する脂質二重層の一部であるため、重要な構造的意味を持っています。
多くのタンパク質は、「GPIアンカー」と呼ばれるものを介して細胞膜に「結合」します。これは、細胞表面でタンパク質をサポートする疎水性「アンカー」をタンパク質に提供する、ホスファチジルイノシトールのグリコシル化誘導体にすぎません。膜。
細胞骨格のいくつかのタンパク質は、ホスファチジルイノシトールのリン酸化誘導体に結合し、このタイプの脂質は、エキソサイトーシスに関与するタンパク質複合体の形成の核としても機能します。
細胞内シグナル伝達
たとえば、その誘導体は、哺乳類の多くのホルモン関連シグナル伝達プロセスのセカンドメッセンジャーです。
「ホルモン感受性ホスファチジルイノシトール系」と呼ばれているものから派生する最も重要な二次メッセンジャーの2つは、さまざまな機能を果たすイノシトール1,4,5-三リン酸（IP3またはイノシトール三リン酸）とジアシルグリセロールです。滝の上。
IP3は、アドレナリンなどのセカンドメッセンジャーシステムで使用されるホルモンシグナル伝達カスケードに関与しています。
イノシトールは細胞質ゾルでその機能を発揮する可溶性メッセンジャーですが、ジアシルグリセロールは脂溶性であり、膜に結合したままであり、メッセンジャーとしても機能します。
同様に、植物では、ホスファチジルイノシトールのリン酸化誘導体も細胞シグナル伝達カスケードで重要な機能を持っていることが判明しています。
参考文献
- Antonsson、B.（1997）。ほ乳類組織のホスファチジルイノシトールシンターゼ。Biochimica et Biophysica Acta。
- Luckey、M.（2008）。膜構造生物学：生化学的および生物物理学的基盤を備えています。ケンブリッジ大学出版局。
- マレー、R。、ベンダー、D。、ボサム、K。、ケネリー、P。、ロッドウェル、V。、およびワイル、P。（2009）。Harper's Illustrated Biochemistry（28th ed。）McGraw-Hill Medical。
- Nelson、DL、&Cox、MM（2009）。レーニンガー生化学の原則。オメガエディション（第5版）。
- JE、およびVance、DE（2008）。脂質、リポタンパク質および膜の生化学。New Comprehensive Biochemistry Vol。36（4th ed。）。エルゼビア。