Den fosfatidinsyra eller fosfatidat , är en fosfolipid som tillhör familjen av glycerofosfolipider eller fosfoglycerider, som är närvarande 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.
I 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.
Fishers representation för fosfatidinsyra (Källa: Mzaki via Wikimedia Commons)
Denna föregångare-fosfolipid bildas genom acylering av hydroxylgrupperna av glycerol 3-fosfat med två aktiverade fettsyramolekyler och tros vara närvarande i praktiskt taget alla biologiska membran.
Cardiolipin, en viktig fosfolipid närvarande i mitokondriell membran och plasmamembranet av bakterier och archaea, består av två fosfatidinsyramolekyler fästa till en glycerolmolekyl.
Lysofosfatidinsyra, det vill säga en fosfatidinsyramolekyl som saknar en acylgrupp, deltar som en mellanliggande molekyl i många extracellulära signalprocesser.
Kemisk struktur
Liksom de flesta fosfolipider är fosfatidinsyra en amfipatisk molekyl med två ändar av motsatt hydrofilicitet: en hydrofil polär ände och hydrofob apolära svansar.
Som diskuterats ovan är detta den enklaste fosfolipiden, eftersom dess "huvud" eller polära grupp endast består av fosfatgruppen som är bunden till kolet i en glycerolmolekyls position 3.
Deras apolära svansar bildas av två fettsyrakedjor förestrade till kolerna vid position 1 och 2 av glycerol 3-fosfat. Dessa fettsyror har varierande längder och grader av mättnad.
Vanligtvis varierar längden på de bifogade fettsyrorna från 16 till 24 kolatomer; och det har fastställts att fettsyran bunden till kol 2 vanligtvis är omättad (närvaro av kol-kol-dubbelbindningar), även om detta beror på den organism som beaktas, eftersom den i växtplastider är en mättad fettsyra.
Biosyntes
Biosyntesen av fosfatidinsyra är grenpunkten för syntesen av de andra glycerofosfolipiderna. Det börjar med aktiveringen 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 som återfinns i endoplasmatisk retikulum och i mitokondrierna, men reaktioner inträffar 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-fosfat acyltransferas associerat med det yttre membranet i mitokondrierna och med retikulum endoplasmatiska.
Produkten från denna reaktion, en lysofosfatidinsyra (eftersom den endast har en kolvätekedja), tros överföras från mitokondrierna till endoplasmatisk retikulum för att utföra den andra acyleringsreaktionen.
Grafisk sammanfattning av syntesen av fosfatidinsyra (Källa: Krishnavedala via Wikimedia Commons)
Enzymet som katalyserar detta steg är känt som 1-acylglycerol 3-fosfatacyltransferas, rikligt i membranet i den endoplasmiska retikulum och överför specifikt omättade fettsyror till kolet i position 2 i 1-acylglycerol 3-fosfatmolekylen.
Den så bildade fosfatidinsyran kan hydrolyseras med fosfatidinsyrafosfatas till 1,2-diacylglycerol, som sedan kan användas för syntes av fosfatidylkolin och fosfatidyletanolamin.
Andra produktionssätt
En alternativ väg för framställning 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 av diacylglycerol.
En annan är från hydrolys av andra fosfolipider, katalyserade av enzymer kända som fosfolipaser. Ett exempel på denna process är produktion 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 fosfatidinsyror i växter är förknippad med fyra olika fackceller: plastiderna, endoplasmatisk retikulum, mitokondrierna och Golgi-komplexet.
Det första steget i vägen är detsamma som tidigare beskrivits, och ett glycerol-3-fosfatacyltransferas deltar i varje fack för att överföra den aktiverade acyl-CoA-gruppen till kol 1 i en glycerol-3-fosfatmolekyl.
Syntesen avslutas med ett enzym som kallas lysofosfatidsyraacyltransferas efter överföringen av en annan acylgrupp till C3-positionen för lysofosfatidinsyra.
I plaster av växter överför detta enzym selektivt mättade fettsyror med motsvarande längd med 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, även om 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 omförestring med en tredje aktiverad fettsyramolekyl (associerad med en CoA-del).
Triglycerider är viktiga energireservmolekyler för djur, eftersom oxidationen av fettsyrorna 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, lysofosfatidinsyra, 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, blodplättsaggregering, sammandragning av glatt muskel, kemotaxi, invasion av tumörceller och andra.
I bakterier är fosfatidinsyra nödvändig under en membranfosfolipidbytesprocess som förser cellen med "osmoprotektiva" molekyler kända som "membran-härledda oligosackarider."
referenser
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2: a upplagan). New York, USA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson förlag.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemi för lipider, lipoproteiner och membran. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4: e upplagan). Elsevier.