Fosfatidinska kislina ali phosphatidate , je fosfolipid, ki spada v družino glicerofosfolipidov ali phosphoglycerides, ki so prisotni v vseh bioloških membran. Je najpreprostejši fosfolipid in deluje kot predhodnik drugih kompleksnejših glicerofosfolipidov, čeprav ga v velikih količinah ne najdemo.
Na primer, v E. coli predstavlja manj kot 0,5% celotnih fosfolipidov v plazemski membrani in se zaradi svoje vloge biosintetskega vmesnega vmesnika hitro spreminja.
Fisherjevo predstavništvo za fosfatidno kislino (vir: Mzaki prek Wikimedia Commons)
Ta predhodnik fosfolipid nastane z acilacijo hidroksilnih skupin glicerol 3-fosfata z dvema aktiviranima molekulama maščobnih kislin in verjame, da je prisoten v skoraj vseh bioloških membranah.
Kardiolipin, pomemben fosfolipid, prisoten v mitohondrijski membrani in plazemski membrani bakterij in arhej, je sestavljen iz dveh molekul fosfatidne kisline, ki sta vezani na molekulo glicerola.
Lizofosfatidna kislina, to je molekula fosfatidne kisline, ki ji primanjkuje acilna skupina, sodeluje kot vmesna molekula v mnogih procesih zunajcelične signalizacije.
Kemična zgradba
Kot večina fosfolipidov je fosfatidna kislina amfipatična molekula z dvema koncema nasprotne hidrofilnosti: hidrofilni polarni konec in hidrofobni apolarni repi.
Kot smo že omenili, je to najpreprostejši fosfolipid, saj je njegova "glava" ali polarna skupina sestavljena izključno iz fosfatne skupine, ki je na položaju 3 molekule glicerola vezana na ogljik.
Njihovi apolarni repi tvorijo dve verigi maščobnih kislin, ki so esterificirani na ogljika na položajih 1 in 2 glicerol 3-fosfata. Te maščobne kisline imajo različne dolžine in stopnje nasičenosti.
Običajno se dolžina priključenih maščobnih kislin giblje od 16 do 24 atomov ogljika; in ugotovljeno je bilo, da je maščobna kislina, vezana na ogljik 2, običajno nenasičena (prisotnost dvojnih vezi ogljik-ogljik), čeprav je to odvisno od obravnavanega organizma, saj je v rastlinskih plastidah nasičena maščobna kislina.
Biosinteza
Biosinteza fosfatidne kisline je vejica sinteze drugih glicerofosfolipidov. Začne se z aktivacijo maščobnih kislin z dodatkom dela CoA, reakcijo, ki jo katalizira acil-CoA sintetaza, ki proizvaja acil-CoA.
V endoplazemskem retikulumu in mitohondrijih obstajajo različne izoforme tega encima, vendar se reakcije pojavljajo na enak način kot pri prokariotih.
Prvi "zavzeti" korak biosintetske poti je prenos molekule acil-CoA v glicerol 3-fosfat, reakcija, ki jo katalizira glicerol-3-fosfatna aciltransferaza, povezana z zunanjo membrano mitohondrije in z retikulumom endoplazemski.
Produkt te reakcije, lizofosfatidna kislina (ker ima samo eno ogljikovodikovo verigo), naj bi se prenesla iz mitohondrijev v endoplazemski retikulum, da bi izvedla drugo reakcijo acilacije.
Grafični povzetek sinteze fosfatidne kisline (Vir: Krišnavedala prek Wikimedia Commons)
Encim, ki katalizira ta korak, je znan kot 3-fosfatna aktiltransferaza 1-acilglicerola, ki je bogat v membrani endoplazemskega retikuluma in natančno prenaša nenasičene maščobne kisline v ogljik na položaju 2 3-fosfatne molekule 1-acilglicerola.
Tako tvorjena fosfatidna kislina se lahko hidrolizira s fosfatazo fosfatida do 1,2-diacilglicerola, ki jo lahko nato uporabimo za sintezo fosfatidilholina in fosfatidiletanolamina.
Drugi načini proizvodnje
Druga pot za proizvodnjo fosfatidne kisline, ki vključuje "recikliranje" molekul 1,2-diacilglicerola, je povezana s sodelovanjem posebnih kinaznih encimov, ki fosfatne skupine prenašajo v ogljik v položaju 3 diacilglicerola.
Druga je posledica hidrolize drugih fosfolipidov, ki jih katalizirajo encimi, znani kot fosfolipaze. Primer tega postopka je proizvodnja fosfatidne kisline iz fosfatidilholina zahvaljujoč delovanju fosfolipaze D, ki hidrolizira vez med holinom in fosfatno skupino 1,2-diacilglicerol 3-fosfata.
Biosinteza v rastlinah
Proizvodnja fosfatidne kisline v rastlinah je povezana s štirimi različnimi oddelki rastlinskih celic: plastidi, endoplazemski retikulum, mitohondriji in kompleks Golgi.
Prvi korak na poti je enak predhodnemu opisu, v vsakem oddelku sodeluje glicerol-3-fosfatna aciltransferaza, ki prenese aktivirano acil-CoA skupino v ogljik 1 molekule 3-fosfata glicerola.
Sintezo zaključi encim, imenovan lizofosfatidna kislina aciltransferaza po prenosu druge acilne skupine v položaj C3 lizofosfatidne kisline.
V plastidah rastlin ta encim selektivno prenaša nasičene maščobne kisline ustrezne dolžine s 16 atomi ogljika. To je poseben atribut lipidov, sintetiziranih v teh organelah.
Lastnosti
Fosfatidna kislina je predhodnik fosfolipida številnih fosfolipidov, galaktolipidov in trigliceridov v mnogih organizmih. Zato je bistvena molekula za celice, čeprav ne izpolnjuje neposrednih strukturnih funkcij.
Pri živalih se eden od produktov njegove encimske hidrolize, 1,2-diacilglicerol, uporablja za tvorbo triacilgliceridov ali trigliceridov s pomočjo transeterifikacije s tretjo aktivirano molekulo maščobne kisline (povezano z deležem CoA).
Trigliceridi so pomembne molekule rezerve energije za živali, saj oksidacija maščobnih kislin, ki so v njih, vodi do sproščanja velikih količin energije ter prekurzorjev in vmesnih snovi v drugih presnovnih poteh.
Drug produkt njegove hidrolize, lizofosfatidna kislina, je pomemben drugi glasnik v nekaterih zunajceličnih signalnih poteh, ki med drugim vključujejo njeno vezavo na receptorje na površini drugih celic, ki sodelujejo v tumorigenezi, angiogenezi in imunskih odzivih.
Njegove funkcije signalne molekule vključujejo njegovo sodelovanje pri indukciji proliferacije celic, zmanjšano apoptozo, agregacijo trombocitov, krčenje gladkih mišic, kemotaksijo, invazijo tumorskih celic in drugo.
Pri bakterijah je fosfatidna kislina potrebna med membranskim postopkom menjave fosfolipidov, ki celici zagotavlja "osmoprotektivne" molekule, znane kot "membransko pridobljeni oligosaharidi."
Reference
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Barvni atlas biokemije (2. izd.). New York, ZDA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperjeva ilustrirana biokemija (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerjeva načela biokemije. Izdaje Omega (5. izd.). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemija lipidov, lipoproteinov in membran. V Novi izčrpni biokemiji Vol. 36 (4. izdaja). Elsevier.