Kyselina fosfatidová nebo phosphatidate , je fosfolipid patřící do rodiny glycerofosfolipidů nebo fosfoglyceridy, které jsou přítomny ve všech biologických membrán. Je to nejjednodušší fosfolipid a funguje jako prekurzor jiných složitějších glycerofosfolipidů, i když se nenachází ve velkém množství.
Například v E. coli představuje méně než 0,5% celkových fosfolipidů v plazmatické membráně a díky své roli biosyntetického meziproduktu se rychle mění.
Zastoupení Fishera pro kyselinu fosfatidovou (zdroj: Mzaki prostřednictvím Wikimedia Commons)
Tento prekurzor fosfolipid je tvořen acylací hydroxylových skupin glycerol-3-fosfátu dvěma aktivovanými molekulami mastných kyselin a předpokládá se, že je přítomen prakticky ve všech biologických membránách.
Kardiolipin, důležitý fosfolipid přítomný v mitochondriální membráně a plazmatické membráně bakterií a archaea, je tvořen dvěma molekulami kyseliny fosfatidové připojenými k molekule glycerolu.
Kyselina lysofosfatidová, tj. Molekula fosfatidové kyseliny postrádající acylovou skupinu, se podílí jako intermediární molekula na mnoha extracelulárních signalizačních procesech.
Chemická struktura
Stejně jako většina fosfolipidů je kyselina fosfatidová amfipatická molekula se dvěma konci opačné hydrofilnosti: hydrofilním polárním koncem a hydrofobními nepolárními zbytky.
Jak je diskutováno výše, jedná se o nejjednodušší fosfolipid, protože jeho "hlava" nebo polární skupina je složena výhradně z fosfátové skupiny, která je připojena k uhlíku v poloze 3 molekuly glycerolu.
Jejich nepolární zbytky jsou tvořeny dvěma řetězci mastných kyselin esterifikovanými na uhlíky v pozicích 1 a 2 glycerol 3-fosfátu. Tyto mastné kyseliny mají různé délky a stupně nasycení.
Délka připojených mastných kyselin se obvykle pohybuje od 16 do 24 atomů uhlíku; a bylo zjištěno, že mastná kyselina navázaná na uhlík 2 je obvykle nenasycená (přítomnost dvojných vazeb uhlík-uhlík), ačkoli to záleží na uvažovaném organismu, protože v rostlinných plastidech je to nasycená mastná kyselina.
Biosyntéza
Biosyntéza kyseliny fosfatidové je bodem syntézy dalších glycerofosfolipidů. Začíná aktivací mastných kyselin přidáním části CoA, což je reakce katalyzovaná acyl-CoA syntetázou, která produkuje acyl-CoA.
V endoplazmatickém retikulu a v mitochondriích se vyskytují různé izoformy tohoto enzymu, ale reakce se vyskytují téměř stejným způsobem jako v prokaryotech.
Prvním „zavázaným“ krokem biosyntetické dráhy je přenos molekuly acyl-CoA na glycerol 3-fosfát, což je reakce katalyzovaná glycerol 3-fosfát acyltransferázou spojenou s vnější membránou mitochondrie a retikulem endoplazmatický.
Předpokládá se, že produkt této reakce, kyselina lysofosfatidová (protože má pouze jeden uhlovodíkový řetězec), je přenesen z mitochondrií do endoplazmatického retikula za účelem provedení druhé acylační reakce.
Grafické shrnutí syntézy kyseliny fosfatidové (Zdroj: Krishnavedala přes Wikimedia Commons)
Enzym, který katalyzuje tento krok, je známý jako 1-acylglycerol-3-fosfát-acyltransferáza, která je hojná v membráně endoplazmatického retikula a konkrétně přenáší nenasycené mastné kyseliny na uhlík v poloze 2 1-acylglycerol-3-fosfátové molekuly.
Takto vytvořená fosfatidová kyselina může být hydrolyzována fosfatidovou kyselinou fosfatidovou na 1,2-diacylglycerol, která pak může být použita pro syntézu fosfatidylcholinu a fosfatidylethanolaminu.
Jiné způsoby výroby
Alternativní cesta výroby kyseliny fosfatidové, která zahrnuje „recyklaci“ molekul 1,2-diacylglycerolu, se týká účasti specifických kinázových enzymů, které přenášejí fosfátové skupiny na uhlík v poloze 3 diacylglycerolu.
Další je z hydrolýzy jiných fosfolipidů, katalyzovaných enzymy známými jako fosfolipázy. Příkladem tohoto postupu je produkce kyseliny fosfatidové z fosfatidylcholinu díky působení fosfolipázy D, která hydrolyzuje vazbu mezi cholinem a fosfátovou skupinou 1,2-diacylglycerol 3-fosfátu.
Biosyntéza v rostlinách
Produkce kyseliny fosfatidové v rostlinách je spojena se čtyřmi různými složkami rostlinných buněk: plastidy, endoplazmatické retikulum, mitochondrie a komplex Golgi.
První krok v cestě je stejný jako v předchozím případě a glycerol-3-fosfát acyltransferáza se účastní v každém kompartmentu k přenosu aktivované acyl-CoA skupiny na uhlík 1 molekuly glycerol 3-fosfátu.
Syntéza je dokončena enzymem nazývaným acyltransferáza kyseliny lysofosfatidové po převodu jiné acylové skupiny do polohy lysofosfatidové kyseliny C3.
V plastidech rostlin tento enzym selektivně přenáší nasycené mastné kyseliny odpovídající délky se 16 atomy uhlíku. Toto je zvláštní atribut lipidů syntetizovaných v těchto organelách.
Funkce
Kyselina fosfatidová je prekurzorem fosfolipidu pro mnoho fosfolipidů, galaktolipidů a triglyceridů v mnoha organismech. Proto je to nezbytná molekula pro buňky, i když nesplňuje přímé strukturální funkce.
U zvířat se jeden z produktů jeho enzymatické hydrolýzy, 1,2-diacylglycerol, používá k tvorbě triacylglyceridů nebo triglyceridů transesterifikací s třetí aktivovanou molekulou mastné kyseliny (spojenou s částí CoA).
Triglyceridy jsou důležitými energetickými rezervními molekulami pro zvířata, protože oxidace mastných kyselin, které jsou v nich přítomny, vede k uvolňování velkého množství energie a prekurzorů a meziproduktů v jiných metabolických drahách.
Další produkt jeho hydrolýzy, kyselina lysofosfatidová, je důležitým druhým poslem v některých extracelulárních signálních drahách, které zahrnují mimo jiné vazbu na receptory na povrchu dalších buněk zapojených do tumorigeneze, angiogeneze a imunitních odpovědí.
Mezi její funkce jako signální molekuly patří její účast na indukci buněčné proliferace, snížená apoptóza, agregace destiček, kontrakce hladkého svalstva, chemotaxe, invaze nádorových buněk a další.
U bakterií je kyselina fosfatidová nezbytná během procesu membránové výměny fosfolipidů, který poskytuje buňce „osmoprotektivní“ molekuly známé jako „oligosacharidy odvozené od membrány“.
Reference
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Barevný atlas biochemie (2. vydání). New York, USA: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Strukturní biologie membrány: s biochemickými a biofyzikálními základy. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (3. vydání). San Francisco, Kalifornie: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. a Weil, P. (2009). Harperova ilustrovaná biochemie (28. vydání). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovy principy biochemie. Vydání Omega (5. vydání).
- Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
- Vance, JE, a Vance, DE (2008). Biochemie lipidů, lipoproteinů a membrán. V New Comprehensive Biochemistry svazek 36 (4. vydání). Elsevier.