Fosfatidinsyra kemisk struktur, biosyntes, funktioner

726
Charles McCarthy

De fosfatidinsyra eller fosfatidat, Det är en fosfolipid som tillhör familjen glycerofosfolipider eller fosfoglycerider, som finns i alla biologiska membran. Det är den enklaste fosfolipiden och fungerar som en föregångare till andra mer komplexa glycerofosfolipider, även om den inte finns i stora mängder..

E coli, till exempel representerar den mindre än 0,5% av de totala fosfolipiderna i plasmamembranet och förändras snabbt på grund av dess roll som en biosyntetisk mellanprodukt.

Fisher's Representation for Phosphatidic Acid (Källa: Mzaki [Public domain] via Wikimedia Commons)

Denna föregångare fosfolipid bildas genom acylering av hydroxylgrupperna av glycerol 3-fosfat med två aktiverade fettsyramolekyler och antas vara närvarande i praktiskt taget alla biologiska membran..

Cardiolipin, en viktig fosfolipid som finns i mitokondriellt membran och plasmamembranet hos bakterier och archaea, består av två fosfatidsyramolekyler fästa till en glycerolmolekyl.

Lysofosfatidinsyra, det vill säga en fosfatidinsyramolekyl som saknar en acylgrupp, deltar som en mellanliggande molekyl i många extracellulära signalprocesser.

Artikelindex

  • 1 Kemisk struktur
  • 2 Biosyntes
    • 2.1 Andra produktionsvägar
    • 2.2 Biosyntes i växter
  • 3 funktioner
  • 4 Referenser

Kemisk struktur

Liksom de flesta fosfolipider är fosfatidinsyra en amfipatisk molekyl med två ändar av motsatt hydrofilicitet: en hydrofil polär ände och hydrofoba apolära svansar..

Som tidigare nämnts är detta den enklaste fosfolipiden, eftersom dess "huvud" eller polära grupp endast består av fosfatgruppen som är bunden till kolet vid position 3 i en glycerolmolekyl..

Deras apolära svansar består av två fettsyrakedjor förestrade till kolerna i positionerna 1 och 2 i glycerol-3-fosfat. Dessa fettsyror har varierande längder och mättnadsgrader.

Vanligtvis sträcker sig längden på de fästa fettsyrorna från 16 till 24 kolatomer; och det har bestämts att fettsyran bunden till kol 2 vanligtvis är omättad (närvaro av kol-kol-dubbelbindningar), även om detta beror på den organism som beaktas, eftersom det i växtplastider är en mättad fettsyra.

Biosyntes

Fosfatidsyrabiosyntes är förgreningspunkten för syntesen av de andra glycerofosfolipiderna. Det börjar med aktivering av fettsyror genom tillsats av en CoA-del, en reaktion katalyserad av acyl-CoA-syntetas, som producerar acyl-CoA.

Det finns olika isoformer av detta enzym i endoplasmatisk retikulum och i mitokondrier, men reaktionerna sker på ungefär samma sätt som i prokaryoter..

Det första "engagerade" steget i den biosyntetiska vägen är överföringen av acyl-CoA-molekylen till glycerol-3-fosfat, en reaktion katalyserad av ett glycerol-3-fosfatacyltransferas associerat med det yttre membranet av mitokondrierna och med retikulum endoplasmatisk.

Produkten av denna reaktion, en lysofosfatidsyra (eftersom den endast har en kolvätekedja), antas överföras från mitokondrierna till det endoplasmiska nätverket för att utföra den andra acyleringsreaktionen..

Grafisk sammanfattning av syntesen av fosfatidinsyra (Källa: Krishnavedala [Public domain] via Wikimedia Commons)

Enzymet som katalyserar detta steg är känt som 1-acylglycerol-3-fosfatacyltransferas, rikligt i membranet i det endoplasmatiska retikulumet och som specifikt överför omättade fettsyror till kolet vid position 2 i 1-acylglycerol-3-fosfatmolekylen..

Den så bildade fosfatidsyran kan hydrolyseras med fosfatidinsyrafosfatas till 1,2-diacylglycerol, som sedan kan användas för syntes av fosfatidylkolin och fosfatidyletanolamin..

Andra produktionssätt

En alternativ väg för produktion av fosfatidinsyra som involverar "återvinning" av 1,2-diacylglycerolmolekyler har att göra med deltagande av specifika kinasenzymer som överför fosfatgrupper till kolet i position 3 i diacylglycerol.

En annan är från hydrolys av andra fosfolipider, katalyserade av enzymer som kallas fosfolipaser. Ett exempel på denna process är produktionen av fosfatidinsyra från fosfatidylkolin tack vare verkan av fosfolipas D, som hydrolyserar bindningen mellan kolin och fosfatgruppen av 1,2-diacylglycerol 3-fosfat.

Biosyntes i växter

Produktion av fosfatidsyra i växter är associerad med fyra olika fack av växtceller: plastiderna, det endoplasmiska retikulumet, mitokondrierna och Golgi-komplexet..

Ruttens första steg är detsamma som tidigare beskrivits, och i varje fack deltar en glycerol-3-fosfatacyltransferas för att överföra den aktiverade acyl-CoA-gruppen till kol 1 i en glycerol-3-fosfatmolekyl..

Syntesen kompletteras med ett enzym som kallas lysofosfatidinsyraacyltransferas efter överföring av en annan acylgrupp till C3-positionen för lysofosfatidsyra..

I plastider av växter överför detta enzym selektivt mättade fettsyror med en längd motsvarande 16 kolatomer. Detta är ett särskilt attribut för lipiderna syntetiserade i dessa organeller..

Funktioner

Fosfatidinsyra är föregångaren fosfolipid för många fosfolipider, galaktolipider och triglycerider i många organismer. Därför är det en väsentlig molekyl för celler, trots att den inte uppfyller direkta strukturella funktioner..

Hos djur används en av produkterna från dess enzymatiska hydrolys, 1,2-diacylglycerol, för bildning av triacylglycerider eller triglycerider genom transförestring med en tredje aktiverad fettsyramolekyl (associerad med en CoA-del).

Triglycerider är viktiga energireservmolekyler för djur, eftersom oxidationen av de fettsyror som finns i dem leder till frisättning av stora mängder energi och av föregångare och mellanprodukter i andra metaboliska vägar..

En annan produkt av dess hydrolys, lysofosfatidsyra, är en viktig andra budbärare i vissa extracellulära signalvägar som involverar dess bindning till receptorer på ytan av andra celler involverade i tumörgenes, angiogenes och immunsvar, bland andra..

Dess funktioner som en signalmolekyl inkluderar dess deltagande i induktion av cellproliferation, minskad apoptos, trombocytaggregation, sammandragning av glatt muskulatur, kemotaxi, invasion av tumörceller och andra..

I bakterier är fosfatidinsyra nödvändig under en membranfosfolipidutbytesprocess som ger cellen "osmoprotektiva" molekyler som kallas "membran-härledda oligosackarider.".

Referenser

  1. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2: a upplagan). New York, USA: Thieme.
  2. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska fundament. Cambridge University Press
  3. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
  4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpers illustrerade biokemi (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
  5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger Principer för biokemi. Omega-utgåvor (5: e upplagan). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
  6. Rawn, J. D. (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
  7. Vance, J. E., & Vance, D. E. (2008). Biokemi av lipider, lipoproteiner och membran. I New Comprehensive Biochemistry Vol.36 (4: e upplagan). Elsevier.

Ingen har kommenterat den här artikeln än.