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Lexikon der Biologie: Phosphatidylinositol-Metabolismus

Phosphatidylinositol-Metabolismusm, Phosphoinositol-Metabolismus, Stoffwechselweg der Phosphatidylinosite, einer Gruppe von Phospholipiden, bei denen das Phosphoglycerolipid mit einem Inositolrest (myo-Inosit) verbunden ist. Zu den Phosphatidylinositolen gehören 1-Phosphatidylinositol (PtdIns), 1-Phosphatidylinositol-4-phosphat (PtdIns(4)P, PIP) sowie 1-Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PtdIns(4,5)P2, PIP2). Etwa 2–12% der Gesamtphospholipide eukaryotischer Membranen (Membranlipide) sind Phosphatidylinositole. Allgemein überwiegt 1-Phosphatidylinositol, während das 4-Phosphat und 4,5-Bisphosphat nur in geringen Mengen enthalten sind. In Erythrocyten können Oligophosphate überwiegen. Die Phosphatidylinositole sind weniger als Phospholipidbestandteile der Membran bedeutend, sondern vielmehr wichtige Ausgangsprodukte für die Synthese einer Reihe von sekundären Boten, deren Produktion durch extrazelluläre Agonisten, z.B. Hormone, Wachstumsfaktoren oder Neurotransmitter, über Rezeptoren in der Plasmamembran induziert wird ( vgl. Abb. 1 ). G-Proteine vermitteln nach Bindung des Agonisten an den Rezeptor die Aktivierung eines intrazellulären Effektors, der Phosphoinositidase (Phospholipase C), die verschiedene Phosphatidylinositole der Plasmamembran hydrolysiert. Bei der Spaltung von PtdIns(4,5)P2 entstehen 2 sekundäre Boten: Inositol-1,4,5-triphosphat (InsP3, IP3) und Diacylglycerol ( vgl. Abb. 2 ). Diacylglycerol kann außerdem an Position 2 Arachidonsäure tragen, die durch Phospholipase A2 hydrolytisch freigesetzt werden kann und Ausgangspunkt für die Synthese von Prostaglandinen, Thromboxanen und Leukotrienen ist. Inositolphosphate.



Phosphatidylinositol-Metabolismus

Abb. 1: Die wesentlichen sekundären Boten, die z.B. bei der Hydrolyse von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat (PtdIns(4,5)P2) entstehen, sind Diacylglycerol (DAG) und Inositol-1,4,5-triphosphat (Ins(1,4,5)P3). Letzteres (IP3) setzt aus intrazellulären Speichern, wie dem endoplasmatischen Reticulum, Ca2+ (Calcium) frei, während DAG in Gegenwart von Ca2+ die Proteinkinase C aktiviert. Beides sind bedeutende Zweige der Signaltransduktion und regulieren verschiedenste zelluläre Prozesse, wie Sekretion, Kontraktion, Metabolismus und Zellproliferation. Die Effekte anderer Phosphatidylinositol-Metaboliten sind noch weit weniger gut untersucht, obwohl z.B. bekannt ist, daß Inositol-1,3,4,5-tetrakisphosphat Ca2+-Ströme moduliert. Abkürzungen:
Ins(4)P: D-myo-Inositol-4-monophosphat;
Ins(1,4)P2: D-myo-Inositol-1,4-bisphosphat;
Ins(1,4,5)P3: D-myo-Inositol-1,4,5-triphosphat;
Ins(1:2cyc,4,5)P3: D-myo-Inositol-(1:2-cycl.-4,5)triphosphat;
Ins(1,3,4,5)P4: D-myo-Inositol-1,3,4,5-tetrakisphosphat;
InsP5: Inositol-pentakisphosphat;
InsP6: Inositol-hexakisphosphat;
PtdIns: Phosphatidylinositol;
PtdIns(4)P: Phosphatidylinositol-4-phosphat;
PtdIns(4,5)P2: Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat



Phosphatidylinositol-Metabolismus

Abb. 2: Allgemeine Reaktion, die durch die Phosphoinositidase katalysiert wird. (P) bedeutet, daß die Moleküle an diesen Positionen Phosphatgruppen tragen können.

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