Acidul fosfatidic sau phosphatidate , este un fosfolipid care aparține familiei de glicerofosfolipide sau fosfogliceride, care sunt prezente în toate membranele biologice. Este cel mai simplu fosfolipid și funcționează ca un precursor al altor glicerofosfolipide mai complexe, deși nu se găsește în cantități mari.
În E. coli, de exemplu, reprezintă mai puțin de 0,5% din totalul fosfolipidelor din membrana plasmatică și se schimbă rapid datorită rolului său de intermediar biosintetic.
Reprezentanța lui Fisher pentru acidul fosfatidic (Sursa: Mzaki prin Wikimedia Commons)
Această fosfolipidă precursoare este formată prin acilarea grupărilor hidroxil ale glicerolului 3-fosfat cu două molecule de acid gras activ și se crede că este prezentă în aproape toate membranele biologice.
Cardiolipina, un fosfolipid important prezent în membrana mitocondrială și în membrana plasmatică a bacteriilor și arhaei, este alcătuită din două molecule de acid fosfatidic atașate unei molecule glicerol.
Acidul lizofosfatidic, adică o moleculă de acid fosfatidic care nu are o grupă acil, participă ca o moleculă intermediară în multe procese de semnalizare extracelulară.
Structura chimică
La fel ca majoritatea fosfolipidelor, acidul fosfatidic este o moleculă amfipatică cu două capete de hidrofilicitate opusă: un capăt polar hidrofil și cozi apolare hidrofobe.
Așa cum am menționat anterior, aceasta este cea mai simplă fosfolipidă, deoarece „capul” sau grupul polar este compus exclusiv din grupa fosfați care este atașată de carbon în poziția 3 a unei molecule de glicerol.
Cozile lor apolare sunt formate din două lanțuri de acizi grași esterificați la carboni în pozițiile 1 și 2 ale glicerolului 3-fosfat. Acești acizi grași au lungimi și grade diferite de saturație.
De obicei, lungimea acizilor grași atașați variază între 16 și 24 de atomi de carbon; și s-a stabilit că acidul gras atașat carbonului 2 este de obicei nesaturat (prezența legăturilor duble carbon-carbon), deși acest lucru depinde de organismul considerat, deoarece în plastidele vegetale este un acid gras saturat.
biosinteza
Biosinteza acidului fosfatidic este punctul de ramură al sintezei celorlalte glicerofosfolipide. Începe cu activarea acizilor grași prin adăugarea unei porțiuni CoA, o reacție catalizată de acil-CoA sintaza, care produce acil-CoA.
Există diferite izoforme ale acestei enzime care se găsesc în reticulul endoplasmatic și în mitocondrii, dar reacțiile apar în același mod ca în procariote.
Prima etapă „angajată” a căii biosintetice este transferul moleculei acil-CoA în glicerol 3-fosfat, o reacție catalizată de un glicerol 3-fosfat aciltransferaza asociată cu membrana externă a mitocondriei și cu reticulul endoplasmatic.
Produsul acestei reacții, un acid lizofosfatidic (deoarece are doar un lanț de hidrocarburi), se crede că este transferat de la mitocondrie la reticulul endoplasmic pentru a realiza a doua reacție de acilare.
Rezumat grafic al sintezei acidului fosfatidic (Sursa: Krishnavedala prin Wikimedia Commons)
Enzima care catalizează această etapă este cunoscută sub numele de 1-acilglicerol 3-fosfat aciltransferaza, abundentă în membrana reticulului endoplasmatic și care transferă în mod specific acizii grași nesaturați în carbon în poziția 2 a moleculei 1-acilglicerol 3-fosfat.
Acidul fosfatidic astfel format poate fi hidrolizat de fosfatază acid fosfatidic la 1,2-diacilglicerol, care poate fi apoi utilizat pentru sinteza fosfatidilcolinei și fosfatidiletanolaminei.
Alte moduri de producție
O cale alternativă pentru producerea acidului fosfatidic care implică „reciclarea” moleculelor de 1,2-diacilglicerol are legătură cu participarea enzimelor kinazei specifice care transferă grupările fosfat în carbon în poziția 3 a diacilglicerolului.
Altul provine din hidroliza altor fosfolipide, catalizate de enzime cunoscute sub numele de fosfolipaze. Un exemplu al acestui procedeu este producerea acidului fosfatidic din fosfatidilcolină, datorită acțiunii fosfolipazei D, care hidrolizează legătura dintre colină și gruparea fosfat de 1,2-diacilglicerol 3-fosfat.
Biosinteza la plante
Producția de acid fosfatidic la plante este asociată cu patru compartimente diferite de celule vegetale: plastide, reticulul endoplasmatic, mitocondrii și complexul Golgi.
Prima etapă a căii este aceeași ca cea descrisă anterior și un glicerol 3-fosfat aciltransferaza participă la fiecare compartiment pentru a transfera grupa acil-CoA activată în carbonul 1 al unei molecule de glicerol 3-fosfat.
Sinteza este completată de o enzimă numită acid lisofosfatidic aciltransferaza după transferul unei alte grupe acil în poziția C3 a acidului liofosfatidic.
În plastidele plantelor, această enzimă transferă selectiv acizi grași saturați de o lungime corespunzătoare cu 16 atomi de carbon. Acesta este un atribut particular al lipidelor sintetizate în aceste organele.
Caracteristici
Acidul fosfatidic este fosfolipidul precursor pentru numeroase fosfolipide, galactolipide și trigliceride în multe organisme. Prin urmare, este o moleculă esențială pentru celule, deși nu îndeplinește funcții structurale directe.
La animale, unul dintre produsele hidrolizei sale enzimatice, 1,2-diacilglicerolul, este utilizat pentru formarea de triacilgliceride sau trigliceride prin transesterificare cu o a treia moleculă de acid gras activă (asociată cu o porție CoA).
Trigliceridele sunt molecule importante de rezervă de energie pentru animale, deoarece oxidarea acizilor grași prezenți în aceștia duce la eliberarea unor cantități mari de energie și a precursorilor și intermediarilor pe alte căi metabolice.
Un alt produs al hidrolizei sale, acidul lizo-fosfatidic, este un al doilea mesager important în unele căi de semnalizare extracelulare care implică legarea sa la receptorii de pe suprafața altor celule implicate în tumorigeneză, angiogeneză și răspunsuri imune, printre altele.
Funcțiile sale de moleculă de semnalizare includ participarea la inducerea proliferării celulare, scăderea apoptozei, agregării plachetare, contracției musculare netede, chimiotaxiei, invaziei celulelor tumorale și altele.
În bacterii, acidul fosfatidic este necesar în timpul unui proces de schimb de fosfolipide cu membrană care oferă celulei molecule „osmoprotectoare” cunoscute sub numele de „oligozaharide derivate din membrană”.
Referințe
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Atlasul de biochimie color (ediția a 2-a). New York, SUA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambridge
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochimie (ediția a III-a). San Francisco, California: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (ediția a 28-a). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biochimie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochimia lipidelor, lipoproteinelor și membranelor. În New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (ediția a 4-a). Elsevier.