Kyselina fosfatidová alebo phosphatidate , je fosfolipid patriaci do rodiny glycerofosfolipidů alebo fosfoglyceridy, ktoré sú prítomné vo všetkých biologických membrán. Je to najjednoduchší fosfolipid a funguje ako prekurzor iných komplexnejších glycerofosfolipidov, hoci sa nenachádza vo veľkých množstvách.
Napríklad v E. coli predstavuje menej ako 0,5% celkových fosfolipidov v plazmatickej membráne a vďaka svojej úlohe biosyntetického medziproduktu sa rýchlo mení.
Zastúpenie Fishera pre kyselinu fosfatidovú (Zdroj: Mzaki prostredníctvom Wikimedia Commons)
Tento prekurzor fosfolipid je tvorený acyláciou hydroxylových skupín glycerol 3-fosfátu dvoma aktivovanými molekulami mastných kyselín a predpokladá sa, že je prítomný prakticky vo všetkých biologických membránach.
Kardiolipín, dôležitý fosfolipid prítomný v mitochondriálnej membráne a plazmatická membrána baktérií a archaea, sa skladá z dvoch molekúl kyseliny fosfatidovej naviazaných na molekulu glycerolu.
Kyselina lyzofosfatidová, to znamená molekula kyseliny fosfatidovej, ktorá nemá acylovú skupinu, sa zúčastňuje ako medziproduktová molekula na mnohých extracelulárnych signalizačných procesoch.
Chemická štruktúra
Podobne ako väčšina fosfolipidov, aj kyselina fosfatidová je amfipatická molekula s dvoma koncami s opačnou hydrofilnosťou: hydrofilný polárny koniec a hydrofóbne nepolárne konce.
Ako je uvedené vyššie, je to najjednoduchší fosfolipid, pretože jeho „hlava“ alebo polárna skupina je zložená výlučne z fosfátovej skupiny, ktorá je pripojená k uhlíku v polohe 3 molekuly glycerolu.
Ich nepolárne konce sú tvorené dvoma reťazcami mastných kyselín esterifikovanými na uhlíky v pozíciách 1 a 2 glycerol 3-fosfátu. Tieto mastné kyseliny majú rôznu dĺžku a stupeň nasýtenia.
Dĺžka naviazaných mastných kyselín sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí od 16 do 24 atómov uhlíka; a zistilo sa, že mastná kyselina viazaná na uhlík 2 je zvyčajne nenasýtená (prítomnosť dvojitých väzieb uhlík-uhlík), hoci to závisí od uvažovaného organizmu, pretože v rastlinných plastidoch je to nasýtená mastná kyselina.
biosyntéza
Biosyntéza kyseliny fosfatidovej je bodom syntézy iných glycerofosfolipidov. Začína sa aktiváciou mastných kyselín pridaním časti CoA, čo je reakcia katalyzovaná acyl-CoA syntetázou, ktorá produkuje acyl-CoA.
V endoplazmatickom retikule av mitochondriách sa nachádzajú rôzne izoformy tohto enzýmu, ale reakcie sa vyskytujú takmer rovnako ako v prokaryotoch.
Prvým „zaviazaným“ krokom biosyntetickej dráhy je prenos molekuly acyl-CoA na glycerol 3-fosfát, reakcia katalyzovaná glycerol-3-fosfát acyltransferázou spojenou s vonkajšou membránou mitochondrie a retikulom. endoplazmatické.
Produkt tejto reakcie, kyselina lyzofosfatidová (pretože má iba jeden uhľovodíkový reťazec), sa považuje za prevedený z mitochondrií do endoplazmatického retikula, aby sa uskutočnila druhá acylačná reakcia.
Grafické zhrnutie syntézy kyseliny fosfatidovej (Zdroj: Krishnavedala prostredníctvom Wikimedia Commons)
Enzým, ktorý katalyzuje tento krok, je známy ako 1-acylglycerol-3-fosfát-acyltransferáza, ktorá je hojná v membráne endoplazmatického retikula a špecificky prenáša nenasýtené mastné kyseliny na uhlík v polohe 2 1-acylglycerol-3-fosfátovej molekuly.
Takto vytvorená kyselina fosfatidová sa môže hydrolyzovať fosfatidovou kyselinou fosfatázou na 1,2-diacylglycerol, ktorý sa potom môže použiť na syntézu fosfatidylcholínu a fosfatidyletanolamínu.
Iné spôsoby výroby
Alternatívna cesta výroby kyseliny fosfatidovej, ktorá zahŕňa „recykláciu“ molekúl 1,2-diacylglycerolu, sa týka účasti špecifických enzýmov kinázy, ktoré prenášajú fosfátové skupiny na uhlík v polohe 3 diacylglycerolu.
Ďalším je hydrolýza iných fosfolipidov, katalyzovaná enzýmami známymi ako fosfolipázy. Príkladom tohto spôsobu je výroba kyseliny fosfatidovej z fosfatidylcholínu vďaka pôsobeniu fosfolipázy D, ktorá hydrolyzuje väzbu medzi cholínom a fosfátovou skupinou 1,2-diacylglycerol-3-fosfátu.
Biosyntéza v rastlinách
Produkcia kyseliny fosfatidovej v rastlinách je spojená so štyrmi rôznymi kompartmentmi rastlinných buniek: plastidy, endoplazmatické retikulum, mitochondria a komplex Golgi.
Prvý krok v ceste je rovnaký ako v predchádzajúcom prípade a glycerol-3-fosfát-acyltransferáza sa zúčastňuje v každom kompartmente na prenose aktivovanej acyl-CoA skupiny na uhlík 1 molekuly glycerol-3-fosfátu.
Syntéza je ukončená enzýmom nazývaným acyltransferáza kyseliny lyzofosfatidovej po prevode inej acylovej skupiny do polohy lyzofosfatidovej kyseliny C3.
V plastidoch rastlín tento enzým selektívne prenáša nasýtené mastné kyseliny zodpovedajúcej dĺžky so 16 atómami uhlíka. Toto je zvláštna vlastnosť lipidov syntetizovaných v týchto organelách.
Vlastnosti
Kyselina fosfatidová je prekurzorom fosfolipidu pre mnoho fosfolipidov, galaktolipidov a triglyceridov v mnohých organizmoch. Preto je nevyhnutnou molekulou pre bunky, aj keď nespĺňa priame štrukturálne funkcie.
U zvierat sa jeden z produktov jeho enzymatickej hydrolýzy, 1,2-diacylglycerol, používa na tvorbu triacylglyceridov alebo triglyceridov transesterifikáciou s treťou aktivovanou molekulou mastnej kyseliny (spojenou s časťou CoA).
Triglyceridy sú pre zvieratá dôležitými energetickými rezervnými molekulami, pretože oxidácia mastných kyselín, ktoré sa v nich nachádzajú, vedie k uvoľňovaniu veľkého množstva energie a prekurzorov a medziproduktov v iných metabolických dráhach.
Ďalším produktom jeho hydrolýzy, kyselinou lyzofosfatidovou, je dôležitý druhý posol v niektorých extracelulárnych signálnych dráhach, ktoré okrem iného zahŕňajú väzbu na receptory na povrchu iných buniek podieľajúcich sa na tumorigenéze, angiogenéze a imunitných odpovediach.
Medzi jej funkcie ako signálnej molekuly patrí jej účasť na indukcii proliferácie buniek, znížená apoptóza, agregácia krvných doštičiek, kontrakcie hladkého svalstva, chemotaxia, invázia nádorových buniek a ďalšie.
V baktériách je kyselina fosfatidová potrebná počas procesu membránovej výmeny fosfolipidov, ktorý poskytuje bunke „osmoprotektívne“ molekuly známe ako „oligosacharidy odvodené od membrány“.
Referencie
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Farebný atlas biochémie (2. vydanie). New York, USA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Štrukturálna biológia membrán: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (3. vydanie). San Francisco, Kalifornia: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. a Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. vydanie). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie. Vydania Omega (5. vydanie). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biochémie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
- Vance, JE a Vance, DE (2008). Biochémia lipidov, lipoproteínov a membrán. In New Comprehensive Biochemistry, zväzok 36 (4. vydanie). Elsevier.