FOSFATIDILINOSITOL: STRUCTURĂ, FORMARE, FUNCȚII - BIOLOGIE - 2025

Fosfatidilinozitol este o familie de fosfolipid glicerofosfolipide sau fosfogliceride, care sunt prezente în membranele biologice. Acesta reprezintă aproximativ 10% din conținutul total de fosfolipide într-o celulă medie.

Este comună pe interiorul membranei plasmatice a multor eucariote și procariote. La mamifere și alte vertebre, îmbogățește în special membranele celulelor creierului; și în aceste țesuturi a fost observat pentru prima dată de Folch și Wooley în 1942.

Reprezentare clasică a fosfatidilinositolului (Sursa: NEUROtiker prin Wikimedia Commons)

Structura chimică, precum și cea a unora dintre derivații săi fosforilați a fost determinată de grupul de cercetare al lui Ballou între 1959 și 1961.

Are funcții structurale importante, legate de abundența sa în membrane, dar este, de asemenea, o sursă importantă de mesageri secundari, care au implicații importante în procesele de semnalizare celulară, care sunt declanșate de stimuli speciali numeroși și diverse.

Forma sa glicozilată participă la modificarea covalentă a proteinelor care le permite să se lege de membrane prin structuri lipidice numite GPI (glicozilfosfatidilinositol) „ancore”.

Structura

La fel ca majoritatea lipidelor membranare, fosfatidilinositolul este o moleculă amfipatică, adică este o moleculă cu capăt polar hidrofil și capăt hidrofob nepolar.

Structura sa generală se bazează pe o coloană vertebrală de 3-fosfat 1,2-diacylic glicerol, unde cele două lanțuri de acizi grași esterificați la carboni la pozițiile 1 și 2 reprezintă cozile apolare, iar grupul fosfat, atașat grupului " cap ”, reprezintă regiunea polară.

Grupul principal: inozitol

O moleculă de inozitol atașată printr-o legătură de fosfodiester la gruparea fosfaților la carbon la poziția 3 a moleculei de glicerol reprezintă grupul „cap” al acestei fosfolipide.

Inositolul este un derivat al ciclohexanului care are toți atomii de carbon (6) legați fiecare la o grupare hidroxil. Poate proveni din alimente consumate în dietă, din calea de sinteză de novo sau din reciclarea proprie. Celulele creierului, precum și alte țesuturi într-o măsură mai mică, îl produc din 6-fosfat de glucoză.

Structura multor derivați de fosfatidilinositol nu este altceva decât o moleculă de fosfatidilinositol la care s-au adăugat grupări fosfat în unele dintre grupările hidroxil ale porțiunii de inozitol.

Cozi apolare

Lanțurile de hidrocarburi ale cozilor apolare pot avea lungimi variabile de la 16 la plus sau minus 24 de atomi de carbon, în funcție de organismul în cauză.

Aceste lanțuri pot fi saturate (legături unice carbon-carbon) sau nesaturate (legături duble carbon-carbon; monoinsaturate sau polinesaturate) și, ca și alte fosfolipide derivate din acid fosfatidic, cele ale acidului gras în poziția C2 a glicerolului 3-fosfat este de obicei nesaturat.

Aceste lipide au de obicei lanțuri de acizi grași corespunzătoare acidului stearic și acidului arahidonic, cu 18 și 20 de atomi de carbon, unul saturat, respectiv celălalt nesaturat.

Instruire

Fosfatidilinositolul, la fel ca alte fosfolipide, este format din acid fosfatidic, un fosfolipid simplu a cărui structură este caracterizată prin două cozi apolare și un cap polar compus numai din grupa fosfați atașați de carbon la poziția 3 a glicerolului.

Sinteza De novo

Pentru formarea de novo a fosfatidilinositolului, acidul fosfatidic reacționează cu CTP (citidina trifosfat), o moleculă cu energie mare similară ATP și formează CDP-diacilglicerol, care este un precursor comun în calea fosfatidilinositolului și a derivaților săi fosfatidilglicerol și difosfatidilglicerol sau cardiolipină.

Reacția în cauză este catalizată de enzima CDP-diacilglicerol sintază, care are o dublă locație subcelulară care implică fracția microsomală și membrana mitocondrială internă.

Fosfatidilinositolul rezultă ulterior dintr-o reacție de condensare între o moleculă de inozitol și o moleculă de CDP-diacilglicerol care rezultă din etapa anterioară.

Această etapă este catalizată de o fosfatidilinositol sintază (CDP-diacilglicerol: mioinositol 3-fosfatidil transferaza), o enzimă asociată cu membrana reticulului endoplasmatic al celulelor mamifere.

Reacția care reprezintă etapa limitantă a acestui proces este de fapt formarea de inozitol din 6-fosfat de glucoză, care trebuie să apară „în amonte” a căii biosintetice.

Sinteza derivatelor sale

Derivații fosforilați ai fosfatidilinositolului sunt produși de un grup de enzime numite fosfatidilinositol kinaze, care sunt responsabile de atașarea grupărilor fosfat la grupările hidroxil din porțiunea inozitol a lipidei părinte.

Caracteristici

Structural

Ca și fosfatidilserina și fosfatidilglicerolul, fosfatidilinositolul servește mai multe funcții. Are implicații structurale importante, deoarece face parte din straturile lipidice care alcătuiesc membranele biologice diferite și multifuncționale.

Multe proteine ​​„se leagă” de membranele celulare prin ceea ce se numește „ancore GPI”, care nu sunt altceva decât derivați glicozilați ai fosfatidilinositolului care furnizează proteinelor o „ancoră” hidrofobă care le susține pe suprafața celulei. membrană.

Unele proteine ​​ale citoscheletului se leagă de derivați fosforilati ai fosfatidilinositolului, iar acest tip de lipide servește și ca nucleu pentru formarea complexelor proteice implicate în exocitoză.

În semnalizarea celulelor

Derivații săi, de exemplu, sunt al doilea mesager în multe procese de semnalizare legate de hormoni la mamifere.

Doi dintre cei mai importanți mesageri secundari care derivă din ceea ce a fost numit „sistemul fosfatidilinositol sensibil la hormoni” sunt 1,4,5-trifosfat inozitol (IP3 sau inozitol trifosfat) și diacilglicerol, care îndeplinesc diverse funcții. jos ”pe cascada.

IP3 este implicat în cascada de semnalizare hormonală folosită de sistemele de mesagerie secundă, cum ar fi adrenalina.

Inositolul este un mesager solubil care își exercită funcțiile în citosol, în timp ce diacilglicerolul este solubil în grăsimi și rămâne legat în membrană, unde funcționează și ca mesager.

În același mod, la plante s-a stabilit că derivații fosforilați ai fosfatidilinositolului au și funcții importante în cascadele de semnalizare celulară.

Referințe

1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidilinositol sintaza din țesuturile mamiferelor. Biochimica et Biophysica Acta.
2. Luckey, M. (2008). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambridge.
3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (ediția a 28-a). McGraw-Hill Medical.
4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Principiile biochimiei Lehninger. Ediții Omega (ediția a 5-a).
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochimia lipidelor, lipoproteinelor și membranelor. În New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (ediția a 4-a). Elsevier.