Den fosfatidinsyre eller phosphatidate , er et fosfolipid som tilhører familien av glycerofosfolipider eller fosfoglyserider, som er til stede i alle biologiske membraner. Det er den enkleste fosfolipid og fungerer som en forløper for andre mer komplekse glyserofosfolipider, selv om det ikke finnes i store mengder.
I E. coli, for eksempel, representerer det mindre enn 0,5% av de totale fosfolipidene i plasmamembranen og forandrer seg raskt på grunn av sin rolle som et biosyntetisk mellomprodukt.
Fishers Representasjon for fosfatidsyre (Kilde: Mzaki via Wikimedia Commons)
Dette forløper fosfolipid dannes ved acylering av hydroksylgruppene av glyserol 3-fosfat med to aktiverte fettsyremolekyler og antas å være til stede i praktisk talt alle biologiske membraner.
Cardiolipin, et viktig fosfolipid som er tilstede i mitokondriell membran og plasmamembranen til bakterier og archaea, består av to fosfatidinsyremolekyler festet til et glyserolmolekyl.
Lysofosfatidsyre, det vil si et fosfatidinsyremolekyl som mangler en acylgruppe, deltar som et mellomliggende molekyl i mange ekstracellulære signalprosesser.
Kjemisk struktur
Som de fleste fosfolipider er fosfatidinsyre et amfipatisk molekyl med to ender av motsatt hydrofilisitet: en hydrofil polar ende og hydrofob apolar haler.
Som diskutert ovenfor, er dette det enkleste fosfolipidet, siden dets "hode" eller polare gruppe utelukkende er sammensatt av fosfatgruppen som er festet til karbonet i stilling 3 av et glyserolmolekyl.
Deres apolare haler dannes av to fettsyrekjeder som er forestret til kullene i stilling 1 og 2 av glyserol 3-fosfat. Disse fettsyrene har forskjellige lengder og metningsgrader.
Vanligvis varierer lengden på de vedlagte fettsyrene fra 16 til 24 karbonatomer; og det er blitt bestemt at fettsyren festet til karbon 2 vanligvis er umettet (tilstedeværelse av karbon-karbon dobbeltbindinger), selv om dette avhenger av organismen som er vurdert, siden det i planteplaster er en mettet fettsyre.
biosyntesen
Biosyntesen av fosfatidinsyre er grenpunktet for syntesen av de andre glyserofosfolipidene. Det begynner med aktivering av fettsyrer ved tilsetning av en CoA-del, en reaksjon katalysert av acyl-CoA-syntetase, som produserer acyl-CoA.
Det er forskjellige isoformer av dette enzymet som finnes i endoplasmatisk retikulum og i mitokondriene, men reaksjonene forekommer på omtrent samme måte som i prokaryoter.
Det første "engasjerte" trinnet i den biosyntetiske banen er overføringen av acyl-CoA-molekylet til glycerol 3-fosfat, en reaksjon katalysert av en glyserol 3-fosfat acyltransferase assosiert med den ytre membranen i mitokondriene og med retikulum endoplasmatiske.
Produktet fra denne reaksjonen, en lysofosfatidsyre (siden den kun har en hydrokarbonkjede), antas å bli overført fra mitokondriene til endoplasmatisk retikulum for å utføre den andre acyleringsreaksjonen.
Grafisk sammendrag av syntesen av fosfatidsyre (Kilde: Krishnavedala via Wikimedia Commons)
Enzymet som katalyserer dette trinnet er kjent som 1-acylglycerol 3-fosfat acyltransferase, rikelig i membranen til det endoplasmatiske retikulum og overfører spesifikt umettede fettsyrer til karbonet i posisjon 2 av 1-acylglycerol 3-fosfatmolekylet.
Den således dannede fosfatidinsyren kan hydrolyseres med fosfatidinsyrefosfatase til 1,2-diacylglycerol, som deretter kan brukes til syntese av fosfatidylkolin og fosfatidyletanolamin.
Andre produksjonsmåter
En alternativ vei for produksjon av fosfatidinsyre som involverer "resirkulering" av 1,2-diacylglycerolmolekyler har å gjøre med deltagelse av spesifikke kinaseenzymer som overfører fosfatgrupper til karbonet i stilling 3 av diacylglycerol.
En annen er fra hydrolyse av andre fosfolipider, katalysert av enzymer kjent som fosfolipaser. Et eksempel på denne prosessen er produksjonen av fosfatidinsyre fra fosfatidylkolin takket være virkningen av fosfolipase D, som hydrolyserer bindingen mellom kolin og fosfatgruppen til 1,2-diacylglycerol 3-fosfat.
Biosyntese i planter
Produksjon av fosfatidinsyre i planter er forbundet med fire forskjellige rom med planteceller: plastidene, endoplasmatisk retikulum, mitokondriene og Golgi-komplekset.
Det første trinnet i banen er det samme som tidligere beskrevet, og en glyserol-3-fosfat-acyltransferase deltar i hvert rom for å overføre den aktiverte acyl-CoA-gruppen til karbon 1 av et glycerol-3-fosfatmolekyl.
Syntesen fullføres med et enzym kalt lysofosfatidsyre acyltransferase etter overføring av en annen acylgruppe til C3-stillingen til lysofosfatidsyre.
I plastider av planter overfører dette enzym mettede fettsyrer med tilsvarende lengde selektivt med 16 karbonatomer. Dette er en spesiell egenskap til lipidene som er syntetisert i disse organellene.
Egenskaper
Fosfatidinsyre er forløperen fosfolipid for mange fosfolipider, galaktolipider og triglyserider i mange organismer. Derfor er det et essensielt molekyl for celler, selv om det ikke oppfyller direkte strukturelle funksjoner.
Hos dyr brukes et av produktene fra dens enzymatiske hydrolyse, 1,2-diacylglycerol, for dannelse av triacylglyserider eller triglyserider ved transesterifisering med et tredje aktivert fettsyremolekyl (assosiert med en CoA-del).
Triglyserider er viktige energireservmolekyler for dyr, siden oksidasjonen av fettsyrene som er tilstede i dem fører til frigjøring av store mengder energi og av forløpere og mellomprodukter i andre metabolske veier.
Et annet produkt av dens hydrolyse, lysofosfatidsyre, er en viktig andre messenger i noen ekstracellulære signalveier som involverer dens binding til reseptorer på overflaten av andre celler involvert i tumorigenese, angiogenese og immunresponser, blant andre.
Dets funksjoner som et signalmolekyl inkluderer sin deltagelse i induksjon av celleproliferasjon, nedsatt apoptose, blodplate-aggregering, sammentrekning av glatt muskel, cellegift, invasjon av tumorceller og andre.
Hos bakterier er fosfatidinsyre nødvendig under en membranfosfolipidutvekslingsprosess som gir cellen "osmoprotektive" molekyler kjent som "membran-avledede oligosakkarider."
referanser
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2. utg.). New York, USA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokjemi (3. utg.). San Francisco, California: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. utg.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biokjemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publisher.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokjemi av lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. utg.). Elsevier.