Sphingolipide

Allgemeine Struktur von Sphingolipiden
Verschiedene Reste (R) ergeben unterschiedliche Untergruppen.
Wasserstoff - Ceramide
Phosphocholin - Sphingomyelin
Saccharid - Glycosphingolipide

Sphingolipide sind wichtige Bestandteile der Zellmembran und gehören zur Verbindungsklasse der Lipide. Im Gegensatz zu den auf Glycerin aufbauenden Phosphoglyceriden leiten sich die Sphingolipide von dem ungesättigten Aminoalkohol Sphingosin ab.

Über seine Amin-Gruppe ist das Sphingosin amidisch mit einer Acylgruppe wie zum Beispiel einer Fettsäure verbunden. Das Sphingosin-Rückgrat ist über einen Phosphatrest durch Esterbindungen mit einer (üblicherweise) geladenen Gruppe wie Serin, Ethanolamin oder Cholin verbunden. Handelt es sich bei der Kopfgruppe um einen oder mehrere Zucker, erfolgt die Bindung ohne einen Phosphatrest direkt am Sphingosin-Rückgrat mittels einer glykosidischen Bindung.

Sphingolipide findet man häufig in Nervengewebe, wo sie eine wichtige Rolle in der Signaltransduktion und der Interaktion einzelner Zellen spielen.

Erkrankungen im Zusammenhang mit Sphingolipide, sogenannte Sphingolipidose

Klassen der Sphingolipide

Es gibt drei Haupttypen von Sphingolipiden: Ceramide und die daraus abgeleiteten Sphingomyeline und Glycosphingolipide. Letztere werden weiter unterschieden in Cerebroside und Ganglioside. Diese Typen unterscheiden sich in der Art ihres Restes (siehe Bild).
Ceramide sind die einfachste Gruppe der Sphingolipide. Bei ihnen wird der Rest nur durch ein Wasserstoffatom gebildet, sie sind also nur ein Sphingosinmolekül, das durch eine Amidbindung an eine Fettsäure gebunden ist.
Sphingomyeline haben ein Phosphocholin- oder Phosphoethanolaminmolekül das als Ester an die 1-Hydroxygruppe eines Ceramides gebunden ist.
Glycosphingolipide sind Ceramide mit einem oder mehreren Zuckerresten die durch eine β-Glykosidbindung an die 1-Hydroxygruppe gebunden sind. Cerebroside haben ein einzelnes Glukose- oder Galaktose-Molekül als Rest, während Ganglioside mindestens drei Zucker enthalten, von denen mindestens einer Sialinsäure ist.

Sphingolipide werden im Endoplasmatischen Retikulum und im Golgi-Apparat synthetisiert, werden aber in der Plasmamembran und in Endosomen, wo sie zahlreiche Aufgaben erfüllen, weiter bearbeitet. Ihr Transport erfolgt über Vesikel. In den Mitochondrien und dem endoplasmatischen Retikulum sind Sphingolipide quasi nicht nachweisbar, in der Plasmamembran beträgt ihre Konzentration jedoch 20-35 mol%.^[1]

Biologische Funktion

Zu den wesentlichen Lipiden in der eukaryotischen Zellmembran zählen Glycerophospholipide, Cholesterol und Sphingolipide (Phospho-und Glycosphingolipide). Ihre Funktionen lassen sich zum einen über den Aufbau und der Regulation der Fluidität zellulärer Membranen beschreiben^[2] und zum anderen bei der Erklärung von interzellulären Erkennungsprozessen (siehe Vielzeller). In der klinisch-medizinischen Anwendung dient deren Analyse zur Charakterisierung als entwicklungsspezifische Marker, aber auch als Tumor- sowie als Blutgruppenantigene.

Mitte der 1980er-Jahre entdeckte man die Hemmung der Proteinkinase C (PKC) durch Sphingosin. Dies führte zu der Überlegung, dass Sphingolipide auch als intrazelluläre Botenstoffe fungieren können, als sogenannte second messenger. In Mittelpunkt des aktuellen Forschungsinteresse stehen die Sphingolipide Ceramid bzw. Ceramid-1-phosphat und Sphingosin bzw. Sphingosin-1-phosphat.

Siehe auch

• Lipide
• Sphingolipidose

Einzelnachweise

Weblinks

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Sphingolipid-Stoffwechsel – Lern- und Lehrmaterialien

• SphinGOMAP - Seite zum Thema u. a. mit einer umfangreichen systematischen Karte zum Sphingolipidmetabolismus
• d'Eustachio / reactome: Sphingolipid metabolism doi:10.3180/REACT_19323.1