Фосфатидними кислота або фосфатідат , являє собою фосфолипид , що належить до сімейства гліцерофосфоліпідів або фосфогліцерідов, які присутні у всіх біологічних мембранах. Це найпростіший фосфоліпід і функціонує як попередник інших більш складних гліцерофосфоліпідів, хоча він не зустрічається у великих кількостях.
Наприклад, кишкова паличка представляє менше 0,5% від загальної кількості фосфоліпідів у плазматичній мембрані і швидко змінюється завдяки ролі біосинтетичного проміжного продукту.
Представництво Фішера щодо фосфатидної кислоти (Джерело: Mzaki через Wikimedia Commons)
Цей фосфоліпід-попередник утворюється ацилюванням гідроксильних груп 3-фосфату гліцерину з двома активованими молекулами жирних кислот і, як вважається, присутній практично у всіх біологічних мембранах.
Кардіоліпін, важливий фосфоліпід, присутній у мітохондріальній мембрані та плазматичній мембрані бактерій та археїв, складається з двох молекул фосфатидної кислоти, приєднаних до молекули гліцерину.
Лізофосфатидова кислота, тобто молекула фосфатидної кислоти, якій не вистачає ацильної групи, бере участь як проміжна молекула в багатьох процесах позаклітинної сигналізації.
Хімічна структура
Як і більшість фосфоліпідів, фосфатидова кислота є амфіпатичною молекулою з двома кінцями протилежної гідрофільності: гідрофільним полярним кінцем та гідрофобними аполярними хвостами.
Як обговорювалося вище, це найпростіший фосфоліпід, оскільки його "головка" або полярна група складається виключно з фосфатної групи, яка приєднана до вуглецю в положенні 3 молекули гліцерину.
Їх аполярні хвости утворені двома ланцюгами жирних кислот, стерилізованих до вуглецю в положеннях 1 і 2 гліцерину 3-фосфату. Ці жирні кислоти мають різну довжину та ступінь насичення.
Зазвичай довжина приєднаних жирних кислот становить від 16 до 24 атомів вуглецю; і було визначено, що жирна кислота, приєднана до вуглецю 2, зазвичай є ненасиченою (наявність подвійних зв'язків вуглець-вуглець), хоча це залежить від розглянутого організму, оскільки в рослинних пластидах це насичена жирна кислота.
Біосинтез
Біосинтез фосфатидної кислоти є точкою гілки синтезу інших гліцерофосфоліпідів. Він починається з активації жирних кислот додаванням частини CoA, реакції, каталізованої синтетазою ацил-КоА, яка продукує ацил-КоА.
Існують різні ізоформи цього ферменту, які знаходяться в ендоплазматичному ретикулумі та мітохондріях, але реакції відбуваються приблизно так само, як і у прокаріотів.
Перший "вчинений" етап біосинтетичного шляху - це перенесення молекули ацил-КоА на гліцериновий 3-фосфат, реакція, каталізована гліцериновим 3-фосфатною ацилтрансферазою, пов'язаною із зовнішньою мембраною мітохондрій та ретикулумом. ендоплазматичний.
Продукт цієї реакції, лізофосфатинова кислота (оскільки вона має лише один вуглеводневий ланцюг), вважається, переноситься з мітохондрій в ендоплазматичний ретикулум, щоб здійснити другу реакцію ацилювання.
Графічний підсумок синтезу фосфатидної кислоти (Джерело: Кришнаведала через Wikimedia Commons)
Фермент, який каталізує цю стадію, відомий як 3-фосфатна ацилтрансфераза 1-ацилгліцерину, яка рясна в мембрані ендоплазматичного ретикулума і конкретно переносить ненасичені жирні кислоти до вуглецю в положенні 2 3-фосфатної молекули 1-ацилгліцерину.
Утворена таким чином фосфатидова кислота може бути гідролізована фосфатазою фосфатази до 1,2-діацилгліцерину, який потім може бути використаний для синтезу фосфатидилхоліну та фосфатидилетаноламіну.
Інші способи виробництва
Альтернативний шлях виробництва фосфатидової кислоти, який передбачає "переробку" молекул 1,2-діацилгліцерину, пов'язаний з участю специфічних ферментів кінази, які переносять фосфатні групи до вуглецю в положенні 3 діацилгліцерину.
Інший - від гідролізу інших фосфоліпідів, каталізуються ферментами, відомими як фосфоліпази. Прикладом цього процесу є отримання фосфатидної кислоти з фосфатидилхоліну завдяки дії фосфоліпази D, яка гідролізує зв’язок між холіном та фосфатною групою 1,2-діацилгліцерину 3-фосфатом.
Біосинтез у рослинах
Виробництво фосфатичної кислоти в рослинах пов'язане з чотирма різними відділами рослинних клітин: пластидами, ендоплазматичним ретикулумом, мітохондріями та комплексом Гольджі.
Перший етап на шляху такий же, як описано раніше, і гліцеринова 3-фосфатна ацилтрансфераза бере участь у кожному відділенні для перенесення активованої ацил-КоА групи до вуглецю 1 молекули 3-фосфату гліцерину.
Синтез завершується ферментом, який називається ацилтрансферазою лізофосфатидної кислоти після переведення іншої ацильної групи в положення С3 лізофосфатидової кислоти.
У пластидах рослин цей фермент вибірково передає насичені жирні кислоти відповідної довжини з 16 атомами вуглецю. Це особливий атрибут ліпідів, синтезованих у цих органелах.
Особливості
Фосфатидова кислота є попередником фосфоліпідів для багатьох фосфоліпідів, галактоліпідів та тригліцеридів у багатьох організмах. Тому вона є важливою молекулою для клітин, хоча не виконує прямих структурних функцій.
У тварин один з продуктів його ферментативного гідролізу, 1,2-діацилгліцерин, використовується для утворення триацилгліцеридів або тригліцеридів шляхом переетерифікації третьою активованою молекулою жирної кислоти (пов'язаної з частиною CoA).
Тригліцериди є важливими молекулами запасу енергії для тварин, оскільки окислення присутніх в них жирних кислот призводить до вивільнення великої кількості енергії та попередників та проміжних сполук в інших обмінних шляхах.
Інший продукт його гідролізу, лізофосфатидова кислота, є важливим другим месенджером у деяких позаклітинних сигнальних шляхах, які передбачають його зв'язування з рецепторами на поверхні інших клітин, що беруть участь у пухлиногенезі, ангіогенезі та імунних реакціях.
Його функції як сигнальної молекули включають її участь у індукції проліферації клітин, зменшенні апоптозу, агрегації тромбоцитів, скороченні гладкої мускулатури, хіміотаксисі, інвазії пухлинних клітин та ін.
У бактеріях фосфатидова кислота необхідна під час мембранного фосфоліпідного обміну, який забезпечує клітину "осмопротекторними" молекулами, відомими як "олігосахариди, отримані з мембрани".
Список літератури
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Кольоровий атлас біохімії (2-е видання). Нью-Йорк, США: Тієме.
- Люккей, М. (2008). Мембранна структурна біологія: з біохімічними та біофізичними основами. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Біохімія (3-е видання). Сан-Франциско, Каліфорнія: Пірсон.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Ілюстрована біохімія Харпера (28 вид.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи біохімії Ленінгера. Видання «Омега» (5-е видання). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Біохімія. Берлінгтон, Массачусетс: Видавництво Ніла Паттерсона.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Біохімія ліпідів, ліпопротеїнів і мембран. У новій всебічній біохімії, т. 36 (4-е видання). Ельзев'є.