Plasmalogène - Plasmalogen

Exemple d'un plasmalogène d'éthanolamine avec la liaison éther vinylique caractéristique en position sn-1 et une liaison ester en position sn-2

Les glycérophospholipides d'importance biochimique sont divisés en trois sous-classes en fonction de la substitution présente à la position sn-1 du squelette du glycérol : acyle , alkyle et alcényle . Parmi ceux-ci, les fractions alkyle et alcényle forment dans chaque cas une liaison éther, ce qui donne deux types de phospholipides éther , le plasmanyle (partie alkyle à sn-1) et le plasményle (partie alcényle avec liaison éther vinylique à sn-1). Les plasmagènes sont des plasményles avec un lipide lié à un ester (groupe acyle) à la position sn-2 du squelette du glycérol, désigné chimiquement 1-0(1Z-alcényl)-2-acyl-glycérophospholipides. Le lipide attaché à l'éther vinylique à sn-1 peut être C16:0, C18:0 ou C18:1 (saturé et monoinsaturé), et le lipide attaché au groupe acyle à sn-2 peut être C22:6 - 3 (acide docosahexaénoïque) ou C20:4 ω-6 (acide arachidonique), (les deux sont des acides polyinsaturés). Les plasmalogènes sont classés selon leur groupe de tête, principalement en tant que plasmalogènes PC (plasménylcholines) et plasmalogènes PE (plasménylétalomines).

Les plasmagènes se trouvent couramment dans les membranes cellulaires des systèmes nerveux , immunitaire et cardiovasculaire .

Les fonctions

Les plasmagènes sont présents dans de nombreux tissus humains, avec un enrichissement particulier dans les systèmes nerveux, immunitaire et cardiovasculaire. Dans le tissu cardiaque humain, près de 30 à 40 % des glycérophospholipides de la choline sont des plasmalogènes. Encore plus frappant est le fait que 32 % des glycérophospholipides dans le cœur humain adulte et 20 % dans le cerveau et jusqu'à 70 % des glycérophospholipides d'éthanolamine de la gaine de myéline sont des plasmalogènes.

Bien que les fonctions des plasmalogènes n'aient pas encore été complètement élucidées, il a été démontré qu'ils peuvent protéger les cellules de mammifères contre les effets néfastes des espèces réactives de l'oxygène . De plus, ils ont été impliqués comme étant des molécules de signalisation et des modulateurs de la dynamique membranaire.

Histoire

Les plasmagènes ont été décrits pour la première fois par Feulgen et Voit en 1924 sur la base d'études de coupes de tissus. Ils ont traité ces coupes de tissus avec de l'acide ou du chlorure mercurique dans le cadre d'une méthode de coloration du noyau. Cela a entraîné la rupture de la liaison plasmalogène vinyl-éther pour donner des aldéhydes . À son tour, ce dernier a réagi avec un colorant fuchsine - acide sulfureux utilisé dans cette méthode de coloration nucléaire et a donné naissance à des composés colorés à l'intérieur du cytoplasme des cellules. Les plasmagènes ont été nommés sur la base du fait que ces composés colorés étaient présents dans le « plasma » ou à l'intérieur de la cellule.

Biosynthèse

Voie de synthèse du plasmalogène

La biosynthèse des plasmalogènes commence par l'association des enzymes de la matrice peroxysomale GNPAT ( glycerone phosphate acyl transferase) et AGPS (alkyl-glycerone phosphate synthase) du côté luminal de la membrane peroxysomale. Ces deux enzymes peuvent interagir l'une avec l'autre pour augmenter l'efficacité. Par conséquent, les fibroblastes sans activité AGPS ont un niveau et une activité GNPAT réduits.

La première étape de la biosynthèse est catalysée par GNPAT. Cette enzyme acyle le phosphate de dihydroxyacétone en position sn-1. Ceci est suivi par l'échange du groupe acyle pour un groupe alkyle par AGPS. Le phosphate de 1-alkyl-DHAPdihydroxyacétone est ensuite réduit en 1-O-alkyl-2-hydroxy-sn-glycérophosphate (GPA) par une acyl/alkyl-dihydroxyacétone phosphate réductase située dans les membranes du réticulum peroxysomal et endoplasmique . Toutes les autres modifications se produisent dans le réticulum endoplasmique. Là, un groupe acyle est placé en position sn-2 par une alkyl/acyl GPA acyltransférase et le groupe phosphate est éliminé par une phosphatase acide phosphatidique pour former le 1-0-alkyl-2-acyl-sn-glycérol.

En utilisant la CDP-éthanolamine, une phosphotransférase forme 1-0-alkyl-2-acyl-sn-GPEtn. Après déshydrogénation aux positions 1 et 2 du groupe alkyle par un système de transport d'électrons et la plasmanyléthanolamine désaturase, la liaison éther vinylique des plasmalogènes est finalement formée. La protéine correspondant à la plasmanyléthanolamine désaturase a été identifiée et est appelée CarF chez les bactéries et PEDS1 (TMEM189) chez l'homme (et l'animal). La plasménylcholine est formée à partir de 1-O-alkyl-2-acyl-sn-glycérol par la choline phosphotransférase . Comme il n'y a pas de plasménylcholine désaturase, les plasmalogènes de choline ne peuvent être formés qu'après hydrolyse des plasmalogènes d' éthanolamine en 1-O-(1Z-alcényl)-2-acyl-sn-glycérol qui peut être modifié par la choline phosphotransférase et la CDP choline.

Pathologie

Les troubles de la biogenèse des peroxysomes sont des troubles autosomiques récessifs souvent caractérisés par une altération de la biosynthèse du plasmalogène. Dans ces cas, l'enzyme peroxysomale GNPAT, nécessaire aux premières étapes de la biosynthèse du plasmalogène, est mal localisée dans le cytoplasme où elle est inactive. De plus, des mutations génétiques dans les gènes GNPAT ou AGPS peuvent entraîner des déficiences en plasmalogène, qui conduisent au développement de chondrodysplasie ponctuée rhizomélique (RCDP) de type 2 ou 3, respectivement. Dans de tels cas, les deux copies du gène GNPAT ou AGPS doivent être mutées pour que la maladie se manifeste. Contrairement aux troubles de la biogenèse des peroxysomes, d'autres aspects de l'assemblage des peroxysomes chez les patients RCDP2 et RCDP3 sont normaux, tout comme leur capacité à métaboliser les acides gras à très longue chaîne. Les individus présentant des déficits sévères en plasmalogène présentent fréquemment un développement neurologique anormal, une malformation squelettique, une respiration altérée et des cataractes.

Les déficits des niveaux de plasmalogène contribuent à la pathologie du syndrome de Zellweger .

Les souris knock-out au plasmaogène présentent des altérations similaires comme l'arrêt de la spermatogenèse , le développement de la cataracte et des défauts de la myélinisation du système nerveux central .

Pendant l'inflammation

Au cours de l'inflammation, la myéloperoxydase dérivée des neutrophiles produit de l'acide hypochloreux [[, qui provoque la chloration oxydative des plasmalogènes au niveau de la chaîne sn-1 en réagissant avec la liaison éther vinylique . Plusieurs chercheurs étudient actuellement l'impact des lipides chlorés sur la pathologie.

Liens possibles avec la maladie

Le manque de bonnes méthodes pour doser le plasmalogène a créé des difficultés pour les scientifiques d'évaluer comment le plasmalogène pourrait être impliqué dans des maladies humaines autres que le spectre RCDP et Zellweger, dans lesquelles l'implication est certaine. Il existe certaines preuves chez l'homme que de faibles plasmalogènes sont impliqués dans la pathologie de la dysplasie bronchopulmonaire , qui est une complication importante de l' accouchement prématuré . et une étude montre que les niveaux de plasmalogène sont réduits chez les personnes atteintes de MPOC qui fument par rapport aux non-fumeurs. Il existe des preuves de l' homme et les animaux qui y sont réduits niveaux de plasmalogènes dans le cerveau dans les maladies neurodégénératives , y compris la maladie d' Alzheimer , la maladie de Parkinson , Niemann-Pick maladie, type C , le syndrome de Down , et la sclérose en plaques , on ne sait pas si cela est causale ou corrélative.

Évolution

En plus des mammifères, on trouve également des plasmalogènes chez les invertébrés et les protozoaires des organismes unicellulaires . Parmi les bactéries, ils ont été trouvés dans de nombreuses espèces anaérobies, notamment Clostridia , Megasphaera et Veillonella . Parmi les bactéries aérobies, les plasmalogènes sont présents dans les myxobactéries, et leur plasmanyléthanolamine désaturase (CarF) nécessaire pour générer la liaison éther vinylique, et donc le plasmalogène, est conservée sous forme de TMEM189 chez l'homme (et les animaux). Il a été démontré que les plasmagènes ont une histoire évolutive complexe basée sur le fait que leurs voies de biosynthèse diffèrent dans les organismes aérobies et anaérobies.

Récemment, il a été démontré que les globules rouges des humains et des grands singes ( chimpanzés , bonobos , gorilles et orangs - outans ) présentent des différences dans leur composition en plasmalogène. Les niveaux totaux de plasmalogène des globules rouges se sont révélés plus faibles chez les humains que chez les bonobos, les chimpanzés ou les gorilles, mais plus élevés que chez les orangs-outans. Les données d'expression génique de toutes ces espèces ont amené les auteurs à spéculer que d'autres cellules et tissus humains et de grands singes diffèrent par leurs niveaux de plasmalogène. Bien que les conséquences de ces différences potentielles soient inconnues, les différences entre les espèces dans les plasmalogènes tissulaires pourraient influencer les fonctions des organes et de multiples processus biologiques.

Voir également

Les références

Liens externes