SFINGOMIELINA: STRUTTURA, FUNZIONI, SINTESI E METABOLISMO - BIOLOGIA - 2025

La sfingomielina è lo sfingolipide più abbondante nel tessuto animale: è noto che è presente in tutte le membrane cellulari studiate fino ad oggi. Ha somiglianze strutturali con la fosfatidilcolina in termini di gruppo della testa polare, quindi è anche classificato come fosfolipide (fosfosfingolipide).

Negli anni 1880, lo scienziato Johann Thudichum isolò un componente lipidico solubile in etere dal tessuto cerebrale e lo chiamò sfingomielina. Successivamente, nel 1927, la struttura di questo sfingolipide fu segnalata come N-acil-sfingosina-1-fosfocolina.

Struttura della sfingomielina (Fonte: Jag123 su Wikipedia in inglese, tramite Wikimedia Commons)

Come gli altri sfingolipidi, la sfingomielina ha funzioni sia strutturali che di segnalazione cellulare ed è particolarmente abbondante nei tessuti nervosi, in particolare la mielina, una guaina che copre e isola gli assoni di alcuni neuroni.

La sua distribuzione è stata studiata attraverso esperimenti di frazionamento subcellulare e degradazione enzimatica con sfingomielinasi, ei risultati indicano che più della metà della sfingomielina nelle cellule eucariotiche si trova nella membrana plasmatica. Tuttavia, questo dipende dal tipo di cella. Nei fibroblasti, ad esempio, rappresenta quasi il 90% dei lipidi totali.

La disregolazione dei processi di sintesi e metabolismo di questo lipide porta allo sviluppo di patologie complesse o lipidosi. Un esempio di questi è la malattia ereditaria di Niemann-Pick, caratterizzata da epatosplenomegalia e disfunzione neurologica progressiva.

Struttura

La sfingomielina è una molecola anfipatica composta da una testa polare e due code apolari. Il gruppo della testa polare è una molecola di fosfocolina, quindi può sembrare simile alla fosfatidilcolina glicerofosfolipide (PC). Tuttavia, ci sono differenze sostanziali per quanto riguarda la regione interfacciale e idrofobica tra queste due molecole.

La base più comune in una molecola di sfingomielina di mammifero è la ceramide, composta da sfingosina (1,3-diidrossi-2-ammino-4-ottadecene), che ha un doppio legame trans tra i carboni nelle posizioni 4 e 5 della catena degli idrocarburi. Anche il suo derivato saturo, la sfinganina, è comune, ma si trova in misura minore.

La lunghezza delle code idrofobiche della sfingomielina varia da 16 a 24 atomi di carbonio e la composizione degli acidi grassi varia a seconda del tessuto.

Le sfingomieline nella sostanza bianca del cervello umano, ad esempio, possiedono acido nervonico, quelle nella materia grigia contengono principalmente acido stearico e la forma prevalente nelle piastrine è l'arachidonato.

Esiste generalmente una disparità di lunghezza tra le due catene di acidi grassi della sfingomielina, che sembra favorire fenomeni di "interdigitazione" tra idrocarburi in monostrati opposti. Ciò conferisce alla membrana una stabilità speciale e proprietà particolari rispetto ad altre membrane più povere di questo sfingolipide.

Nella regione interfacciale della molecola, la sfingomielina ha un gruppo ammidico e un idrossile libero al carbonio 3, che possono fungere da donatori di legami idrogeno e accettori per legami intra e intermolecolari, importanti nella definizione dei domini laterali e dell'interazione. con vari tipi di molecole.

Caratteristiche

-Segnalazione

I prodotti del metabolismo della sfingosina -ceramide, sfingosina, sfingosina 1-fosfato e diacilglicerolo-, sono importanti effettori cellulari e gli conferiscono un ruolo in molteplici funzioni cellulari, come l'apoptosi, lo sviluppo e l'invecchiamento, la segnalazione cellulare, tra gli altri.

-Struttura

Grazie alla struttura tridimensionale "cilindrica" ​​della sfingomielina, questo lipide può formare domini di membrana più compatti e ordinati, che ha importanti implicazioni funzionali dal punto di vista proteico, in quanto può stabilire domini specifici per alcune proteine ​​di membrana integrali.

In lipidi "zattere" e caveolae

Lipid raft, fasi di membrana o micro domini ordinati di sfingolipidi come sfingomielina, alcuni glicerofosfolipidi e colesterolo, rappresentano piattaforme stabili per l'associazione di proteine ​​di membrana con varie funzioni (recettori, trasportatori, ecc.).

Le caveole sono invaginazioni della membrana plasmatica che reclutano proteine ​​con ancoraggi GPI e sono anche ricche di sfingomielina.

Per quanto riguarda il colesterolo

Il colesterolo, per la sua rigidità strutturale, influisce in modo significativo sulla struttura delle membrane cellulari, soprattutto negli aspetti legati alla fluidità, motivo per cui è considerato un elemento essenziale.

Poiché le sfingomieline possiedono sia donatori che accettori di legami idrogeno, si ritiene che siano in grado di formare interazioni più "stabili" con le molecole di colesterolo. Questo è il motivo per cui si dice che esiste una correlazione positiva tra i livelli di colesterolo e sfingomielina nelle membrane.

Sintesi

La sintesi della sfingomielina avviene nel complesso del Golgi, dove la ceramide trasportata dal reticolo endoplasmatico (ER) viene modificata dal trasferimento di una molecola di fosfocolina dalla fosfatidilcolina, con il concomitante rilascio di una molecola di diacilglicerolo. La reazione è catalizzata dalla SM sintasi (ceramide: fosfatidilcolina fosfocolina transferasi).

Esiste anche un'altra via di produzione della sfingomielina che può avvenire mediante il trasferimento di una fosfoetanolamina dalla fosfatidiletanolammina (PE) alla ceramide, con successiva metilazione della fosfoetanolamina. Si ritiene che questo sia particolarmente importante in alcuni tessuti nervosi ricchi di PE.

La sfingomielina sintasi si trova sul lato luminale della membrana del complesso di Golgi, che è coerente con la posizione extracitoplasmatica della sfingomielina nella maggior parte delle cellule.

A causa delle caratteristiche del gruppo polare della sfingomielina e dell'apparente assenza di traslocasi specifiche, l'orientamento topologico di questo lipide dipende dall'enzima sintasi.

Metabolismo

La degradazione della sfingomielina può verificarsi sia nella membrana plasmatica che nei lisosomi. L'idrolisi lisosomiale a ceramide e fosfocolina dipende dalla sfingomielinasi acida, una glicoproteina lisosomiale solubile la cui attività ha un pH ottimale di circa 4,5.

L'idrolisi nella membrana plasmatica è catalizzata da una sfingomielinasi che funziona a pH 7,4 e che richiede ioni bivalenti di magnesio o manganese per il suo funzionamento. Altri enzimi coinvolti nel metabolismo e nel riciclaggio della sfingomielina si trovano in diversi organelli che si collegano tra loro attraverso vie di trasporto vescicolare.

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