Den phosphatidinsyre eller phosphatidate , er et phospholipid, der tilhører familien af glycerophospholipider eller phosphoglycerider, som findes i alle biologiske membraner. Det er den enkleste phospholipid og fungerer som en forløber for andre mere komplekse glycerophospholipider, selvom det ikke findes i store mængder.
I E. coli udgør det for eksempel mindre end 0,5% af de samlede phospholipider i plasmamembranen og ændrer sig hurtigt på grund af dets rolle som et biosyntetisk mellemprodukt.
Fishers repræsentation for fosfatidsyre (Kilde: Mzaki via Wikimedia Commons)
Dette forstadiumphospholipid dannes ved acylering af hydroxylgrupperne i glycerol 3-phosphat med to aktiverede fedtsyremolekyler og antages at være til stede i praktisk talt alle biologiske membraner.
Cardiolipin, et vigtigt phospholipid, der findes i mitokondriell membran og plasmamembranen af bakterier og archaea, består af to phosphatidinsyremolekyler bundet til et glycerolmolekyle.
Lysophosphatidinsyre, det vil sige et phosphatidinsyremolekyle, der mangler en acylgruppe, deltager som et mellemliggende molekyle i mange ekstracellulære signalprocesser.
Kemisk struktur
Som de fleste phospholipider er phosphatidinsyre et amfipatisk molekyle med to ender af modsat hydrofilicitet: en hydrofil polær ende og hydrofob apolær haler.
Som diskuteret ovenfor er dette det enkleste phospholipid, da dets "hoved" eller polære gruppe udelukkende er sammensat af den phosphatgruppe, der er bundet til carbonet i position 3 i et glycerolmolekyle.
Deres apolære haler dannes af to fedtvæskæder, der er forestret til kulstof ved position 1 og 2 af glycerol 3-phosphat. Disse fedtsyrer har forskellige længder og grader af mætning.
Normalt varierer længden af de vedhæftede fedtsyrer fra 16 til 24 carbonatomer; og det er blevet bestemt, at fedtsyren bundet til carbon 2 sædvanligvis er umættet (tilstedeværelse af carbon-carbon-dobbeltbindinger), skønt dette afhænger af den betragtede organisme, da det i planteplastider er en mættet fedtsyre.
biosyntese
Biosyntesen af phosphatidinsyre er grenpunktet for syntesen af de andre glycerophospholipider. Det begynder med aktivering af fedtsyrer ved tilsætning af en CoA-del, en reaktion katalyseret af acyl-CoA-syntetase, der producerer acyl-CoA.
Der er forskellige isoformer af dette enzym, der findes i den endoplasmatiske retikulum og i mitokondrierne, men reaktionerne forekommer på omtrent samme måde som i prokaryoter.
Det første "engagerede" trin i den biosyntetiske vej er overførslen af acyl-CoA-molekylet til glycerol 3-phosphat, en reaktion katalyseret af en glycerol 3-phosphat acyltransferase forbundet med den ydre membran i mitokondrier og med retikulum endoplasmatiske.
Produktet fra denne reaktion, en lysophosphatidinsyre (da den kun har en carbonhydridkæde), antages at blive overført fra mitokondrierne til det endoplasmatiske retikulum for at udføre den anden acyleringsreaktion.
Grafisk oversigt over syntesen af fosfatidinsyre (Kilde: Krishnavedala via Wikimedia Commons)
Enzymet, der katalyserer dette trin, er kendt som 1-acylglycerol 3-phosphat acyltransferase, der er rigeligt i membranen i det endoplasmatiske retikulum og overfører specifikt umættede fedtsyrer til carbonet i position 2 i 1-acylglycerol 3-phosphatmolekylet.
Den således dannede phosphatidinsyre kan hydrolyseres med phosphatidinsyrephosphatase til 1,2-diacylglycerol, som derefter kan anvendes til syntese af phosphatidylcholin og phosphatidylethanolamin.
Andre måder at fremstille på
En alternativ vej til produktion af phosphatidinsyre, der involverer "genanvendelse" af 1,2-diacylglycerolmolekyler, har at gøre med deltagelse af specifikke kinaseenzymer, der overfører fosfatgrupper til carbonet i position 3 af diacylglycerol.
En anden er fra hydrolyse af andre phospholipider, katalyseret af enzymer kendt som phospholipaser. Et eksempel på denne proces er produktionen af phosphatidinsyre fra phosphatidylcholin takket være virkningen af phospholipase D, der hydrolyserer bindingen mellem cholin og phosphatgruppen af 1,2-diacylglycerol 3-phosphat.
Biosyntese i planter
Produktion af fosfatidsyre i planter er forbundet med fire forskellige rum af planteceller: plastiderne, det endoplasmatiske retikulum, mitokondrierne og Golgi-komplekset.
Det første trin i vejen er det samme som tidligere beskrevet, og en glycerol-3-phosphat-acyltransferase deltager i hvert rum for at overføre den aktiverede acyl-CoA-gruppe til carbon 1 i et glycerol-3-phosphatmolekyle.
Syntesen afsluttes med et enzym, der kaldes lysophosphatidsyreacyltransferase efter overførslen af en anden acylgruppe til C3-stillingen af lysophosphatidinsyre.
I plastider af planter overfører dette enzym selektivt mættede fedtsyrer med en tilsvarende længde med 16 carbonatomer. Dette er en særlig egenskab ved lipiderne syntetiseret i disse organeller.
Funktioner
Phosphatidinsyre er forløberen for phospholipid for mange phospholipider, galactolipider og triglycerider i mange organismer. Derfor er det et essentielt molekyle for celler, skønt det ikke har direkte strukturelle funktioner.
Hos dyr anvendes et af produkterne fra dets enzymatiske hydrolyse, 1,2-diacylglycerol, til dannelse af triacylglycerider eller triglycerider ved transesterificering med et tredje aktiveret fedtsyremolekyle (forbundet med en CoA-del).
Triglycerider er vigtige energireservemolekyler for dyr, da oxidation af fedtsyrerne, der findes i dem, fører til frigivelse af store mængder energi og af forstadier og mellemprodukter i andre metaboliske veje.
Et andet produkt af dets hydrolyse, lysophosphatidinsyre, er en vigtig anden messenger i nogle ekstracellulære signalveje, der involverer dens binding til receptorer på overfladen af andre celler involveret i tumorigenese, angiogenese og immunrespons, blandt andre.
Dets funktioner som et signalmolekyle inkluderer dets deltagelse i induktion af celleproliferation, nedsat apoptose, blodpladeaggregation, glat muskelkontraktion, kemotaxis, invasion af tumorceller og andre.
Hos bakterier er phosphatidinsyre nødvendig under en membranphospholipidudvekslingsproces, der giver cellen "osmoprotektive" molekyler kendt som "membran-afledte oligosaccharider."
Referencer
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (2. udgave). New York, USA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3. udg.). San Francisco, Californien: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. udgave). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principper for biokemi. Omega-udgaver (5. udgave).
- Rawn, JD (1998). Biokemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson forlag.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokemi af lipider, lipoproteiner og membraner. I New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. udg.). Elsevier.