DIACILGLICEROL: ZGRADBA, BIOSINTEZA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Diacilglicerol ali 1,2-diacilglicerol , je eden intermediat pri sintezi fosfolipidov, ki spadajo v skupino glicerofosfolipidov ali phosphoglycerides, navadno lipidne molekule, ki delijo skupno značilnost ima glicerol molekule v glavnem skeleta.

Za vse žive organizme je ključnega pomena, da so genetski produkti, potrebni za njegovo sintezo, bistveni za sposobnost preživetja celic in da so njihove ravni strogo urejene znotraj celice.

Fisherjeva projekcija Diacylgcecerol (Vir: Mzaki via Wikimedia Commons)

Bakterije, kvasovke, rastline in živali so sposobne metabolizirati diacilglicerol in črpati energijo iz maščobnih kislin, ki so esterificirane do dveh njegovih ogljikovih atomov, zato predstavlja tudi rezervoar energije.

Diacilglicerol sodeluje tako pri vzpostavitvi strukture lipidnega dvosloja, ki sestavlja vse biološke membrane, kot tudi pri vmesnem metabolizmu drugih lipidov in v različnih signalnih poteh kot drugi prenašalec.

Njegov aktivirani derivat, CDP-diacilglicerol (CDP je analog ATP, visokoenergijska molekula), je pomemben predhodnik pri sintezi mnogih drugih membranskih lipidov.

Z odkritjem encimov, povezanih s tem lipidom, je bilo ugotovljeno, da so celični odzivi, ki so odvisni od njega, precej zapleteni, poleg tega, da imajo številne druge funkcije, morda neznane, na primer v različnih presnovnih poteh.

Struktura

Diacilglicerol je, kot ugotavlja njegova lipidna narava, amfipatična spojina, saj ima dve hidrofobni apolarni alifatski verigi in hidrofilno polarno območje ali "glavo", sestavljeno iz proste hidroksilne skupine.

Struktura te spojine je precej preprosta: glicerol, alkohol s tremi atomi ogljika in tremi hidroksilnimi skupinami, se preko kisikovih atomov, povezanih z ogljiki v položaju 1 in 2, veže na dve verigi maščobnih kislin. (s pomočjo esterskih vezi), ki sestavljajo apolarne verige.

Polarna skupina torej ustreza nevezani hidroksilni skupini, ki je na položaju C3 molekule glicerola.

Ker nima nobenih "dodatnih" polarnih skupin, je diacilglicerol majhen lipid, njegova "enostavna" sestava pa daje zelo posebne lastnosti pri opravljanju njegovih več funkcij.

Biosinteza

De novo sinteza diacilglicerola lahko poteka na dva načina:

1. Prva je iz mobilizacije trigliceridov in vključuje sintezo diacilglicerola iz glicerol 3-fosfata.
2. Drugi je dihidroksiaceton fosfat, glikolitični intermediat, proizveden v stopnji, katalizirani z encimom aldolazo, kjer se fruktozni 1,6-bisfosfat cepi v gliceraldehid 3-fosfat in dihidroksiaceton fosfat.

Tako ali tako glicerol 3-fosfat in dihidroksiaceton fosfat morata spremeniti, ki vključujeta korake acilacije (dodajanje acilnih skupin ali verig maščobnih kislin), najprej tvorijo lizofosfatidno kislino (z eno verigo) in nato kislino fosfatidni (z dvema verigama).

Fosfatidna kislina je eden najpreprostejših fosfolipidov, saj jo sestavlja molekula 1,2-diacilglicerola, na katero je fosfatna skupina prek fosfodiesterske vezi pritrjena na položaj C3 glicerola.

Fosfatna skupina v tem položaju hidrolizira z delovanjem encimov fosfatidna kislina fosfohidrolaze (PAP, iz angleščine "Phosphatidic Acid Phosphohydrolases").

Med obema načinoma proizvodnje diacilglicerola se verige maščobnih kislin dodajajo zaporedno in v ločenih podceličnih oddelkih. Eden se doda v mitohondrije in peroksizome, drugi pa v endoplazemski retikulum.

Druge sintezne poti

Diacilglicerol ne nastaja samo s sintezo de novo v celicah: obstajajo alternativni načini, ki ga sintetizirajo iz že obstoječih fosfolipidov in zahvaljujoč se delovanju encimov, kot so fosfolipaza C, fosfolipaza D in sfingomijelin sintaza.

Diacilglicerol, proizveden po teh alternativnih poteh, se ne uporablja za metabolične namene, torej za pridobivanje energije z β-oksidacijo maščobnih kislin nepolarnih verig, ampak predvsem za namene signalizacije.

Lastnosti

Diacilglicerol služi več funkcij v različnih celičnih okoliščinah. Te funkcije vključujejo njegovo sodelovanje kot predhodnica molekule drugih lipidov, pri presnovi energije, kot sekundarnem glasniku in strukturnih funkcijah.

Kot predhodnik lipid

Ugotovljeno je bilo, da je diacilglicerol lahko predhodnik drugih fosfolipidov, zlasti fosfatidiletanolamina in fosfatidilholina. Postopek poteka s prenosom aktiviranih alkoholov v hidroksil na položaju C3 molekule diacilglicerola.

Ta lipid lahko uporabimo tudi za proizvodnjo trigliceridov z esterifikacijo druge maščobne kisline na 3-ogljikovem položaju glicerolnega dela, reakcijo, ki jo katalizira diacilglicerol-acil transferaza, ki jo najdemo v endoplazmatskem retikulu ali v plazemski membrani.

Zahvaljujoč delovanju encimov diacilglicerol kinaz je lahko diacilglicerol predhodnica molekule fosfatidne kisline zaradi združitve fosfatne skupine na ogljiku C3; fosfatidna kislina pa je eden bistvenih predhodnikov večine glicerofosfolipidov.

Presnovni

Diacilglicerol deluje ne le kot molekula predhodnika za druge fosfolipide, katerim se lahko skupine hidroksila v položaju C3 dodajo različne skupine, ampak je ena od njegovih glavnih funkcij tudi, da služi kot vir maščobnih kislin za pridobivanje energije z β-oksidacijo.

Strukturni

Tako kot drugi lipidi, ki so prisotni v bioloških membranah, ima tudi diacilglicerol strukturne posledice, ki so pomembne za tvorjenje dvoplastnih in drugih enako pomembnih lipidov s strukturnega vidika.

Pri celični signalizaciji

Številni znotrajcelični signali, ki nastanejo kot odgovor na različne vrste dražljajev, povzročijo takojšnjo generacijo molekul diacilglicerola, za katere celica porabi veliko beljakovin, ki so odgovorne za signalizacijo, povezano od diacilglicerola.

Ta signalna "pot" vključuje proizvodnjo, odpravo in odzivanje. Nato se trajanje in intenzivnost določenega signala določi s spreminjanjem diacilglicerola v membranah.

Poleg tega je diacilglicerol, ki nastaja med hidrolizo fosfatidilinozitola in njegovi fosforilirani derivati, pomemben drugi glasnik za signalne poti mnogih hormonov pri sesalcih.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Bistvena celična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Carrasco, S., & Mérida, I. (2006). Diacilglicerol, ko preprostost postane zapletena. Trendi v biokemijskih znanostih, 1–10.
3. Fox, SI (2006). Ljudska fiziologija (9. izd.). New York, ZDA: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Biokemija. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemija lipidov, lipoproteinov in membran. V Novi izčrpni biokemiji Vol. 36 (4. izdaja). Elsevier.