Esfingomielina: estrutura, funções, síntese e metabolismo - Ciência - 2023

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o esfingomielina é o esfingolipídeo mais abundante nos tecidos animais: sua presença foi verificada em todas as membranas celulares estudadas até o momento. Possui semelhanças estruturais com a fosfatidilcolina em termos do grupo da cabeça polar, por isso também é classificado como um fosfolipídeo (fosfosfingolipídeo).

Na década de 1880, o cientista Johann Thudichum isolou um componente lipídico solúvel em éter do tecido cerebral e chamou-o de esfingomielina. Mais tarde, em 1927, a estrutura deste esfingolipídeo foi relatada como N-acil-esfingosina-1-fosfocolina.

Como os outros esfingolipídeos, a esfingomielina tem funções de sinalização tanto estruturais quanto celulares e é especialmente abundante nos tecidos nervosos, especificamente na mielina, uma bainha que cobre e isola os axônios de certos neurônios.

Sua distribuição foi estudada através de experimentos de fracionamento subcelular e degradação enzimática com esfingomielinases, e os resultados indicam que mais da metade da esfingomielina em células eucarióticas é encontrada na membrana plasmática. No entanto, isso depende do tipo de célula. Nos fibroblastos, por exemplo, é responsável por quase 90% dos lipídios totais.

A desregulação dos processos de síntese e metabolismo desse lipídio leva ao desenvolvimento de patologias complexas ou lipidose. Um exemplo disso é a doença de Niemann-Pick hereditária, caracterizada por hepatoesplenomegalia e disfunção neurológica progressiva.

Estrutura

A esfingomielina é uma molécula anfipática composta por uma cabeça polar e duas caudas apolares. O grupo da cabeça polar é uma molécula de fosfocolina, por isso pode parecer semelhante à fosfatidilcolina de glicerofosfolipídeo (PC). No entanto, existem diferenças substanciais em relação à região interfacial e hidrofóbica entre essas duas moléculas.

A base mais comum em uma molécula de esfingomielina de mamíferos é a ceramida, composta de esfingosina (1,3-dihidroxi-2-amino-4-octadeceno), que tem uma ligação dupla em trans entre os carbonos nas posições 4 e 5 da cadeia de hidrocarbonetos. Seu derivado saturado, esfinganina, também é comum, mas é encontrado em menor extensão.

O comprimento das caudas hidrofóbicas da esfingomielina varia de 16 a 24 átomos de carbono e a composição de ácidos graxos varia dependendo do tecido.

As esfingomielinas da substância branca do cérebro humano, por exemplo, possuem ácido nervônico, as da substância cinzenta contêm principalmente ácido esteárico e a forma predominante nas plaquetas é o araquidonato.

Geralmente, há uma disparidade de comprimento entre as duas cadeias de ácido graxo da esfingomielina, o que parece favorecer o fenômeno de "interdigitação" entre os hidrocarbonetos em monocamadas opostas. Isso dá à membrana uma estabilidade especial e propriedades particulares em comparação com outras membranas que são mais pobres neste esfingolipídeo.

Na região interfacial da molécula, a esfingomielina possui um grupo amida e uma hidroxila livre no carbono 3, que podem servir como doadores e aceitadores de ligações de hidrogênio para ligações intra e intermoleculares, importantes na definição de domínios laterais e interação. com vários tipos de moléculas.

Características

-Sinalização

Os produtos do metabolismo da esfingosina -ceramida, esfingosina, esfingosina 1-fosfato e diacilglicerol-, são importantes efetores celulares e lhe conferem um papel em múltiplas funções celulares, como apoptose, desenvolvimento e envelhecimento, sinalização celular, entre outras.

-Estrutura

Graças à estrutura tridimensional "cilíndrica" da esfingomielina, esse lipídio pode formar domínios de membrana mais compactos e ordenados, o que tem implicações funcionais importantes do ponto de vista proteico, pois pode estabelecer domínios específicos para algumas proteínas integrais de membrana.

Em "jangadas" de lipídios e caveolae

As jangadas lipídicas, fases de membrana ou microdomínios ordenados de esfingolipídios, como esfingomielina, alguns glicerofosfolipídios e colesterol, representam plataformas estáveis para a associação de proteínas de membrana com várias funções (receptores, transportadores, etc.).

Caveolae são invaginações da membrana plasmática que recrutam proteínas com âncoras GPI e também são ricas em esfingomielina.

Em relação ao colesterol

O colesterol, devido à sua rigidez estrutural, afeta significativamente a estrutura das membranas celulares, principalmente nos aspectos relacionados à fluidez, por isso é considerado um elemento essencial.

Como as esfingomielinas possuem doadores e aceitadores de ligações de hidrogênio, acredita-se que sejam capazes de formar interações mais “estáveis” com as moléculas de colesterol. É por isso que se diz que existe uma correlação positiva entre os níveis de colesterol e esfingomielina nas membranas.

Síntese

A síntese da esfingomielina ocorre no complexo de Golgi, onde a ceramida transportada do retículo endoplasmático (RE) é modificada pela transferência de uma molécula de fosfocolina da fosfatidilcolina, com a liberação concomitante de uma molécula de diacilglicerol. A reação é catalisada por SM sintase (ceramida: fosfatidilcolina fosfocolina transferase).

Há também outra via de produção de esfingomielina que pode ocorrer pela transferência de uma fosfoetanolamina da fosfatidiletanolamina (PE) para a ceramida, com subsequente metilação da fosfoetanolamina. Acredita-se que isso seja particularmente importante em alguns tecidos nervosos ricos em PE.

A esfingomielina sintase é encontrada no lado luminal da membrana do complexo de Golgi, que é consistente com a localização extracitoplasmática da esfingomielina na maioria das células.

Devido às características do grupo polar da esfingomielina e à aparente ausência de translocases específicas, a orientação topológica desse lipídio depende da enzima sintase.

Metabolismo

A degradação da esfingomielina pode ocorrer tanto na membrana plasmática quanto nos lisossomos.A hidrólise lisossomal em ceramida e fosfocolina é dependente da esfingomielinase ácida, uma glicoproteína lisossomal solúvel cuja atividade tem um pH ótimo em torno de 4,5.

A hidrólise na membrana plasmática é catalisada por uma esfingomielinase que funciona a pH 7,4 e que requer íons divalentes de magnésio ou manganês para seu funcionamento. Outras enzimas envolvidas no metabolismo e na reciclagem da esfingomielina são encontradas em diferentes organelas que se conectam entre si por meio de vias de transporte vesicular.

Referências

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