Fosfatidiletanolamină (PE) este un abundande glycerophospholipid în membranele plasmatice ale procariote. Dimpotrivă, în membranele celulare eucariotice aceasta este a doua cea mai abundentă glicerofosfolipidă din interiorul membranei plasmatice după fosfatidilcolină.
În ciuda abundenței fosfatidiletanolaminei, abundența acesteia depinde nu numai de tipul de celule, ci și de compartiment și de momentul ciclului de viață celular specific care este considerat.
Molecula de fosfatidiletanolamina
Membranele biologice sunt bariere care definesc organismele celulare. Acestea nu numai că au funcții de protecție și izolare, dar sunt, de asemenea, cheie pentru crearea de proteine care necesită un mediu hidrofob pentru funcționarea lor optimă.
Atât eucariotele, cât și procariotele au membrane compuse în principal din glicerofosfolipide și, într-o măsură mai mică, sfingolipide și steroli.
Glicerofosfolipidele sunt molecule amfipatice structurate pe o coloană vertebrală a L-glicerinei care este esterificată la pozițiile sn-1 și sn-2 de către doi acizi grași cu lungime și grad de saturație variate. La hidroxil în poziția sn-3, este esterificat de o grupare fosfat, la care se pot atașa diferite tipuri de molecule, dând naștere la diverse clase de glicerofosfolipide.
În lumea celulară există o mare varietate de glicerofosfolipide, cu toate acestea, cele mai abundente sunt fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fosfatidilserină (PS), fosfatidilinositol (PI), acid fosfatidic (PA), fosfatidilglicerol (PG) și fosfatidilglicerol (PG) cardiolipină (CL).
Structura
Structura fosfatidiletanolaminei a fost descoperită de Baer și colab. În 1952. Așa cum a fost determinată experimental pentru toate glicerofosfolipidele, fosfatidiletanolamina este formată dintr-o moleculă de glicerol esterificată la pozițiile sn-1 și sn-2 cu lanțuri de acid grasă cu între 16 și 20 de atomi de carbon.
Acizii grași esterificați în hidroxil sn-1 sunt în general saturați (fără legături duble) cu lungimi maxime de 18 atomi de carbon, în timp ce lanțurile legate în poziția sn-2 sunt mai lungi și cu una sau mai multe nesaturații ( legături duble).
Gradul de saturație al acestor lanțuri contribuie la elasticitatea membranei, care are o influență mare în inserarea și sechestrarea proteinelor în bicapa.
Fosfatidiletanolamina este considerată un glicerofosfolipid non-lamelar, deoarece are o formă geometrică conică. Această formă este dată de mărimea mică a grupului său polar sau „cap”, în raport cu cea a lanțurilor de acizi grași care cuprind „cozile” hidrofobe.
Grupul „cap” sau polar de fosfatidiletanolamină are un caracter zwitterionic, adică are grupuri care pot fi încărcate pozitiv și negativ în anumite condiții de pH.
Această caracteristică îi permite să se lege cu hidrogen cu un număr mare de reziduuri de aminoacizi, iar distribuția sa de sarcină este un factor determinant esențial pentru topologia domeniului multor proteine de membrană integrală.
biosinteza
În celulele eucariote, sinteza lipidelor structurale este restricționată din punct de vedere geografic, principalul sit de biosinteză fiind reticulul endoplasmatic (ER) și, într-o măsură mai mică, aparatul Golgi.
Există patru căi biosintetice independente pentru producția de fosfatidiletanolamină: (1) calea CDP-etanolamină, cunoscută și sub numele de calea Kennedy; (2) calea PSD pentru descarboxilarea fosfatidilserinei (PS); (3) acilarea reacțiilor de lizo-PE și (4) de bază ale grupului polar al altor glicerofosfolipide.
Traseul Kennedy
Biosinteza fosfatidiletanolaminei pe această cale este limitată la ER și s-a demonstrat că în celulele hepatice de hamster este principala cale de producție. Este format din trei etape consecutive enzimatice catalizate de trei enzime diferite.
În prima etapă, fosfoetanolamina și ADP sunt produse datorită acțiunii etanolaminei kinazei, care catalizează fosforilarea dependentă de ATP a etanolaminei.
Spre deosebire de plante, nici mamiferele, nici drojdiile nu sunt capabile să producă acest substrat, de aceea trebuie consumate în dietă sau obținute din degradarea moleculelor preexistente de fosfatidiletanolamină sau sfingosină.
Fosfetanolamina este utilizată de CTP: fosfoetanolamină citidiltransferază (ET) pentru a forma compusul cu energie mare CDP: etanolamină și un fosfat anorganic.
1,2-Diacilglicerol etanolamină fosfotransferază (ETP) utilizează energia conținută de legătura CDP-etanolamină pentru a lega covalent etanolamina de o moleculă de diagliglicerol introdusă de membrană, dând naștere la fosfatidiletanolamină.
Traseu PSD
Această rută operează atât în procariote, cât și în drojdie și mamifere. La bacterii apare în membrana plasmatică, dar în eucariote apare într-o zonă a reticulului endoplasmic care este strâns legată de membrana mitocondrială.
La mamifere, calea este catalizată de o singură enzimă, fosfatidilserina decarboxilază (PSD1p), care este încorporată în membrana mitocondrială, a cărei genă este codificată de nucleu. Reacția implică decarboxilarea PS la fosfatidiletanolamină.
Celelalte două căi (acilarea PE-lizo și schimbul de calciu dependent de grupul polar) apar în reticulul endoplasmatic, dar nu contribuie semnificativ la producția totală de fosfatidiletanolamină în celulele eucariote.
Caracteristici
Glicerofosfolipidele au trei funcții principale în celulă, printre care se evidențiază funcțiile structurale, stocarea de energie și semnalizarea celulelor.
Fosfatidiletanolamina este asociată cu ancorarea, stabilizarea și plierea proteinelor multiple ale membranelor, precum și cu modificările conformaționale necesare funcției multor enzime.
Există dovezi experimentale care propun fosfatidiletanolamina ca glicerofosfolipid crucială în stadiul tardiv al telofazei, în timpul formării inelului contractil și înființarea fragmoplastului care permite divizarea membranei celor două celule fiice.
De asemenea, are un rol important în toate procesele de fuziune și fisiune (unire și separare) ale membranelor atât ale reticulului endoplasmatic, cât și ale aparatului Golgi.
În E. coli s-a demonstrat că fosfatidiletanolamina este necesară pentru îndreptarea și funcționarea corectă a enzimei lactoză permează, motiv pentru care s-a sugerat să joace un rol de „chaperone” moleculară.
Fosfatidiletanolamina este principalul donator al moleculei de etanolamină necesară pentru modificarea post-translațională a numeroase proteine, cum ar fi ancorele GPI.
Această glicerofosfolipidă este precursorul a numeroase molecule cu activitate enzimatică. Mai mult, moleculele derivate din metabolismul său, precum și diacilglicerolul, acidul fosfatidic și unii acizi grași, pot acționa ca alți mesageri. În plus, este un substrat important pentru producerea fosfatidilcolinei.
Referințe
- Brouwers, JFHM, Vernooij, EAAM, Tielens, AGM, & van Golde, LMG (1999). Separarea și identificarea rapidă a speciilor moleculare de fosfatidiletanolamină. Journal of Lipid Research, 40 (1), 164-169. Recuperat de jlr.org
- Calzada, E., McCaffery, JM și & Claypool, SM (2018). Fosfatidiletanolamina produsă în membrana mitocondrială internă este esențială pentru funcția complexului de drojdie citocrom bc1 3. BioRxiv, 1, 46.
- Calzada, E., Onguka, O., & Claypool, SM (2016). Fosfatidiletanolamina Metabolism în sănătate și boli. International Review of Cell and Molecular Biology (Vol. 321). Elsevier Inc.
- Gibellini, F., & Smith, TK (2010). Sinteza calea Kennedy-de novo de fosfatidiletanolamină și fosfatidilcolină. Viața IUBMB, 62 (6), 414–428.
- Harayama, T., & Riezman, H. (2018). Înțelegerea diversității compoziției lipidelor membranare. Nature Review Molecular Cell Biology, 19 (5), 281–296.
- Luckey, M. (2008). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambrudge. Recuperat de cambrudge.org
- Seddon, JM, Cevc, G., Kaye, RD, & Marsh, D. (1984). Studiu de difracție cu raze X a polimorfismului diacyl- și dialchilfosfatidiletanolaminelor hidratate. Biochimie, 23 (12), 2634-2644.
- Sendecki, AM, Poyton, MF, Baxter, AJ, Yang, T., & Cremer, PS (2017). Spălăturile lipidice acceptate cu fosfatidiletanolamina ca componentă principală. Langmuir, 33 (46), 13423–13429.
- van Meer, G., Voelker, DR, & Feignenson, GW (2008). Lipide ale membranei: unde sunt și cum se comportă. Recenzii ale naturii, 9, 112-124.
- Vance, JE (2003). Biologia moleculară și celulară a fosfatidilserinei și a fosfatidiletanolaminei. În K. Moldave (Ed.), Progresul cercetării acidului nucleic și biologia moleculară (pp. 69-111). Presă academică.
- Vance, JE (2008). Fosfatidilserină și fosfatidiletanolamină în celulele mamiferelor: două aminofosfolipide legate metabolic. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
- Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Formarea și funcția fosfatidilserinei și a fosfatidiletanolaminei în celulele mamiferelor. Biochimica et Biophysica Acta - Biologia moleculară și celulară a lipidelor, 1831 (3), 543–554.
- Watkins, SM, Zhu, X. și Zeisel, SH (2003). Activitatea fosfatidiletanolaminei-N-metiltransferazei și colina dietetică reglează fluxul lipidic hepatic-plasmatic și metabolismul esențial al acidului gras la șoareci. The Journal of Nutrition, 133 (11), 3386–3391.