DIACYLGLYCEROL: ŠTRUKTÚRA, BIOSYNTÉZA, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2026

Diacylglyceroly alebo 1,2-diacylglyceroly , je medziprodukt pri syntéze fosfolipidov, ktoré patria do skupiny glycerofosfolipidů alebo fosfoglyceridy, jednoduché lipidové molekuly, ktoré zdieľajú spoločnú charakteristiku, ktoré majú molekuly glycerolu ako na hlavnú kostru.

Pre všetky živé organizmy je rozhodujúce do tej miery, že genetické produkty potrebné na jeho syntézu sú nevyhnutné pre životaschopnosť buniek a ich hladina je v bunke prísne regulovaná.

Fisherova projekcia diacylglycerolu (Zdroj: Mzaki prostredníctvom Wikimedia Commons)

Baktérie, kvasinky, rastliny a zvieratá sú schopné metabolizovať diacylglycerol a extrahovať energiu z mastných kyselín esterifikovaných na dva z jeho atómov uhlíka, takže tiež predstavujú energetický rezervoár.

Diacylglycerol sa podieľa ako druhý posol na vytváraní štruktúry lipidovej dvojvrstvy, ktorá tvorí všetky biologické membrány, ako aj na medziprodukte metabolizmu iných lipidov a na rôznych signálnych dráhach.

Jeho aktivovaný derivát, CDP-diacylglycerol (CDP je analóg ATP, vysokoenergetická molekula), je dôležitým prekurzorom pri syntéze mnohých ďalších membránových lipidov.

S objavom enzýmov súvisiacich s týmto lipidom sa zistilo, že bunkové odpovede, ktoré sú na ňom závislé, sú dosť zložité, okrem toho, že majú mnoho ďalších funkcií, pravdepodobne neznámych, napríklad v rôznych metabolických dráhach.

štruktúra

Diacylglycerol, ako sa stanovuje v jeho lipidickej povahe, je amfipatická zlúčenina, pretože má dva hydrofóbne nepolárne alifatické reťazce a hydrofilnú polárnu oblasť alebo „hlavu“, zloženú z voľnej hydroxylovej skupiny.

Štruktúra tejto zlúčeniny je pomerne jednoduchá: glycerol, alkohol s tromi atómami uhlíka a tromi hydroxylovými skupinami, sa prostredníctvom atómov kyslíka asociovaných s atómami uhlíka v pozíciách 1 a 2 viaže na dva reťazce mastných kyselín. (esterovými väzbami), ktoré tvoria nepolárne reťazce.

Polárna skupina potom zodpovedá nenaviazanej hydroxylovej skupine, skupine v polohe C3 molekuly glycerolu.

Keďže diacylglycerol nemá žiadne „ďalšie“ polárne skupiny, je malým lipidom a jeho „jednoduché“ zloženie mu dodáva veľmi osobitné vlastnosti pri výkone viacerých funkcií.

biosyntéza

K de novo syntéze diacylglycerolu môže dôjsť dvoma spôsobmi:

1. Prvá je z mobilizácie triglyceridov a zahŕňa syntézu diacylglycerolu z glycerol 3-fosfátu.
2. Druhý je z dihydroxyacetón fosfátu, glykolytického medziproduktu produkovaného v kroku katalyzovanom enzýmom aldoláza, kde sa fruktóza 1,6-bisfosfát štiepi na glyceraldehyd 3-fosfát a dihydroxyacetón fosfát.

V každom prípade musí glycerol-3-fosfát a dihydroxyacetón-fosfát podstúpiť modifikácie, ktoré zahŕňajú acylačné kroky (pridanie acylových skupín alebo reťazcov mastných kyselín), vytvorenie prvej kyseliny lyzofosfatidovej (s jedným reťazcom) a potom kyseliny fosfatidický (s dvoma reťazcami).

Kyselina fosfatidová je jedným z najjednoduchších fosfolipidov, pretože je tvorená molekulou 1,2-diacylglycerolu, ku ktorej je fosfátová skupina pripojená k polohe C3 glycerolu prostredníctvom fosfodiesterovej väzby.

Fosfátová skupina v tejto polohe je hydrolyzovaná pôsobením enzýmov fosfoidázy kyseliny fosfatidovej (PAP, anglicky "Fosfatidic Acid Fhosphohydrolases").

Počas obidvoch spôsobov výroby diacylglycerolu sa reťazce mastných kyselín pridávajú postupne av oddelených subcelulárnych kompartmentoch. Jeden sa pridáva do mitochondrií a peroxizómov a druhý do endoplazmatického retikula.

Iné spôsoby syntézy

Diacylglycerol sa nevytvára iba de novo syntézou v bunkách: existujú alternatívne cesty, ktoré ho syntetizujú z už existujúcich fosfolipidov a vďaka pôsobeniu enzýmov, ako je fosfolipáza C, fosfolipáza D a sfingomyelín syntáza.

Diacylglycerol produkovaný týmito alternatívnymi cestami sa nepoužíva na metabolické účely, to znamená na získavanie energie z p-oxidácie mastných kyselín nepolárnych reťazcov, ale hlavne na signalizačné účely.

Vlastnosti

Diacylglycerol slúži v rôznych bunkových kontextoch viacerým funkciám. Medzi tieto funkcie patrí jej účasť ako prekurzorovej molekuly pre iné lipidy, na energetickom metabolizme, ako sekundárny posol a okrem iného na štruktúrnych funkciách.

Ako prekurzor lipidu

Zistilo sa, že diacylglycerol môže byť prekurzorom iných fosfolipidov, najmä fosfatidyletanolamínu a fosfatidylcholínu. Tento proces nastáva prenosom aktivovaných alkoholov do hydroxylu v polohe C3 molekuly diacylglycerolu.

Tento lipid sa môže tiež použiť na produkciu triglyceridov esterifikáciou inej mastnej kyseliny v polohe 3 uhlíka glycerolovej časti, reakciou katalyzovanou diacylglycerol acyltransferázami nachádzajúcimi sa v endoplazmatickom retikule alebo v plazmatickej membráne.

Vďaka pôsobeniu enzýmov diacylglycerol kinázy môže byť diacylglycerol prekurzorovou molekulou kyseliny fosfatidovej v dôsledku spojenia fosfátovej skupiny na uhlíku C3; kyselina fosfatidová je zase jedným z hlavných prekurzorov väčšiny glycerofosfolipidov.

metabolický

Diacylglycerol funguje nielen ako prekurzorová molekula pre iné fosfolipidy, ku ktorým je možné do hydroxylovej skupiny v polohe C3 pridať skupiny rôznej povahy, ale jednou z hlavných funkcií je tiež slúžiť ako zdroj mastných kyselín na získavanie energie. P-oxidáciou.

štrukturálne

Rovnako ako iné lipidy prítomné v biologických membránach, diacylglycerol má, okrem iných funkcií, štrukturálne implikácie, ktoré ho robia dôležitým pre tvorbu dvojvrstiev a ďalších rovnako dôležitých lipidov zo štrukturálneho hľadiska.

V bunkovej signalizácii

Mnoho intracelulárnych signálov, ktoré sa vyskytujú v reakcii na rôzne typy stimulov, vedie k okamžitej tvorbe molekúl diacylglycerolu, pre ktoré bunka používa veľa proteínov, ktoré sú zodpovedné za signalizáciu závislú od diacylglycerolov.

Táto signálna „dráha“ zahŕňa produkciu, elimináciu a reakciu. Potom sa dĺžka a intenzita daného signálu stanoví modifikáciou diacylglycerolu v membránach.

Ďalej je diacylglycerol produkovaný počas hydrolýzy fosfatidylinozitolu a jeho fosforylovaných derivátov dôležitým druhým poslom pre signálne dráhy mnohých hormónov u cicavcov.

Referencie

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esenciálna bunková biológia. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Carrasco, S., & Mérida, I. (2006). Diacylglycerol, keď sa jednoduchosť stáva zložitou. Trends in Biochemical Sciences, 1-10.
3. Fox, SI (2006). Human Physiology (9. vydanie). New York, USA: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Biochémie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. Vance, JE a Vance, DE (2008). Biochémia lipidov, lipoproteínov a membrán. In New Comprehensive Biochemistry, zväzok 36 (4. vydanie). Elsevier.