Фосфатидная кислота или фосфатидат , представляет собой фосфолипид , принадлежащий к семейству глицерофосфолипидов или фосфоглицеридов, которые присутствуют во всех биологических мембранах. Это простейший фосфолипид, который действует как предшественник других более сложных глицерофосфолипидов, хотя он не встречается в больших количествах.
Например, у E. coli он составляет менее 0,5% от общего количества фосфолипидов в плазматической мембране и быстро изменяется из-за своей роли в качестве промежуточного продукта биосинтеза.
Представление Фишера для фосфатидной кислоты (Источник: Mzaki через Wikimedia Commons)
Этот фосфолипид-предшественник образуется путем ацилирования гидроксильных групп глицерин-3-фосфата двумя активированными молекулами жирных кислот и, как полагают, присутствует практически во всех биологических мембранах.
Кардиолипин, важный фосфолипид, присутствующий в митохондриальной мембране и плазматической мембране бактерий и архей, состоит из двух молекул фосфатидной кислоты, прикрепленных к молекуле глицерина.
Лизофосфатидная кислота, то есть молекула фосфатидной кислоты, лишенная ацильной группы, участвует в качестве промежуточной молекулы во многих внеклеточных процессах передачи сигналов.
Химическая структура
Как и большинство фосфолипидов, фосфатидная кислота представляет собой амфипатическую молекулу с двумя концами противоположной гидрофильности: гидрофильным полярным концом и гидрофобными неполярными хвостами.
Как обсуждалось выше, это простейший фосфолипид, поскольку его «голова» или полярная группа состоит исключительно из фосфатной группы, которая присоединена к атому углерода в положении 3 молекулы глицерина.
Их неполярные хвосты образованы двумя цепями жирных кислот, этерифицированными до атомов углерода в положениях 1 и 2 глицерин-3-фосфата. Эти жирные кислоты имеют разную длину и степень насыщения.
Обычно длина присоединенных жирных кислот составляет от 16 до 24 атомов углерода; и было определено, что жирная кислота, присоединенная к углероду 2, обычно является ненасыщенной (наличие двойных связей углерод-углерод), хотя это зависит от рассматриваемого организма, поскольку в пластидах растений это насыщенная жирная кислота.
Биосинтез
Биосинтез фосфатидной кислоты является точкой разветвления синтеза других глицерофосфолипидов. Он начинается с активации жирных кислот путем добавления части CoA, реакции, катализируемой ацил-CoA синтетазой, которая производит ацил-CoA.
Существуют разные изоформы этого фермента, обнаруженные в эндоплазматическом ретикулуме и в митохондриях, но реакции происходят во многом так же, как и у прокариот.
Первым «обязательным» этапом биосинтетического пути является перенос молекулы ацил-КоА на глицерин-3-фосфат, реакция, катализируемая глицерин-3-фосфатацилтрансферазой, связанной с внешней мембраной митохондрий и сетью. эндоплазматический.
Предполагается, что продукт этой реакции, лизофосфатидная кислота (поскольку она имеет только одну углеводородную цепь), переносится из митохондрий в эндоплазматический ретикулум для проведения второй реакции ацилирования.
Графическое резюме синтеза фосфатидной кислоты (Источник: Кришнаведала через Wikimedia Commons)
Фермент, который катализирует эту стадию, известен как 1-ацилглицерин-3-фосфатацилтрансфераза, которая присутствует в большом количестве в мембране эндоплазматического ретикулума и специфически переносит ненасыщенные жирные кислоты на углерод в положении 2 молекулы 1-ацилглицерин-3-фосфата.
Образовавшаяся таким образом фосфатидная кислота может быть гидролизована фосфатазой фосфатидной кислоты до 1,2-диацилглицерина, который затем может быть использован для синтеза фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина.
Другие способы производства
Альтернативный путь производства фосфатидной кислоты, который включает «рециркуляцию» молекул 1,2-диацилглицерина, связан с участием специфических ферментов киназы, которые переносят фосфатные группы на углерод в положении 3 диацилглицерина.
Другой - в результате гидролиза других фосфолипидов, катализируемого ферментами, известными как фосфолипазы. Примером этого процесса является производство фосфатидной кислоты из фосфатидилхолина благодаря действию фосфолипазы D, которая гидролизует связь между холином и фосфатной группой 1,2-диацилглицерин-3-фосфата.
Биосинтез в растениях
Производство фосфатидной кислоты в растениях связано с четырьмя различными компартментами растительных клеток: пластидами, эндоплазматическим ретикулумом, митохондриями и комплексом Гольджи.
Первый этап пути такой же, как описано ранее, и глицерин-3-фосфат ацилтрансфераза участвует в каждом компартменте для переноса активированной ацил-CoA группы на углерод 1 молекулы глицерин-3-фосфата.
Синтез завершается ферментом, называемым ацилтрансферазой лизофосфатидной кислоты, после переноса другой ацильной группы в положение C3 лизофосфатидной кислоты.
В пластидах растений этот фермент избирательно переносит насыщенные жирные кислоты соответствующей длины с 16 атомами углерода. Это особый признак липидов, синтезируемых в этих органеллах.
Характеристики
Фосфатидная кислота является фосфолипидом-предшественником многих фосфолипидов, галактолипидов и триглицеридов во многих организмах. Следовательно, это важная молекула для клеток, хотя она не выполняет прямых структурных функций.
У животных один из продуктов его ферментативного гидролиза, 1,2-диацилглицерин, используется для образования триацилглицеридов или триглицеридов путем переэтерификации третьей активированной молекулой жирной кислоты (связанной с частью КоА).
Триглицериды являются важными молекулами запаса энергии для животных, поскольку окисление жирных кислот, присутствующих в них, приводит к высвобождению большого количества энергии, а также предшественников и промежуточных продуктов в других метаболических путях.
Другой продукт его гидролиза, лизофосфатидная кислота, является важным вторичным посредником в некоторых внеклеточных сигнальных путях, которые включают ее связывание с рецепторами на поверхности других клеток, участвующих, среди прочего, в онкогенезе, ангиогенезе и иммунных ответах.
Его функции как сигнальной молекулы включают его участие в индукции пролиферации клеток, снижении апоптоза, агрегации тромбоцитов, сокращении гладких мышц, хемотаксисе, инвазии опухолевых клеток и других.
В бактериях фосфатидная кислота необходима во время процесса мембранного фосфолипидного обмена, который обеспечивает клетку «осмозащитными» молекулами, известными как «олигосахариды, полученные из мембран».
Ссылки
- Кулман, Дж., И Рем, К. (2005). Цветной атлас биохимии (2-е изд.). Нью-Йорк, США: Тиме.
- Лаки, М. (2008). Структурная биология мембран: с биохимическими и биофизическими основами. Издательство Кембриджского университета
- Мэтьюз, К., ван Холде, К., и Ахерн, К. (2000). Биохимия (3-е изд.). Сан-Франциско, Калифорния: Пирсон.
- Мюррей, Р., Бендер, Д., Ботам, К., Кеннелли, П., Родуэлл, В., и Вейл, П. (2009). Иллюстрированная биохимия Харпера (28-е изд.). McGraw-Hill Medical.
- Нельсон, Д. Л., и Кокс, М. М. (2009). Принципы биохимии Ленингера. Omega Editions (5-е изд.). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Биохимия. Берлингтон, Массачусетс: Нил Паттерсон Паблишерс.
- Вэнс, Дж. Э., и Вэнс, Делавэр (2008). Биохимия липидов, липопротеинов и мембран. В новой всеобъемлющей биохимии, том 36 (4-е изд.). Elsevier.