ДІАЦИЛГЛІЦЕРИН: БУДОВА, БІОСИНТЕЗ, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

Діацілгліцерін або 1,2-діацілгліцерін , є одним проміжним продуктом в синтезі фосфоліпідів , що належать до групи гліцерофосфоліпідів або фосфогліцерідов, простий ліпідної молекула , які поділяють загальну характеристику , мають молекули гліцерину в якості по основному скелету.

Це важливо для всіх живих організмів, в тій мірі, що необхідні для його синтезу генетичні продукти мають важливе значення для життєздатності клітин і їх рівень суворо регулюється всередині клітини.

Прогноз Фішера на діацилгліцерин (Джерело: Mzaki через Wikimedia Commons)

Бактерії, дріжджі, рослини і тварини здатні метаболізувати діацилгліцерин і витягувати енергію з жирних кислот, стерифікованих до двох його атомів вуглецю, тому він також являє собою резервуар енергії.

Діацилгліцерин бере участь як у створенні структури ліпідного двошарового шару, що складається з усіх біологічних мембран, так і в проміжному метаболізмі інших ліпідів та в різних сигнальних шляхах як другий месенджер.

Його активоване похідне CDP-діацилгліцерин (CDP є аналогом АТФ, високоенергетичної молекули) є важливим попередником синтезу багатьох інших мембранних ліпідів.

З відкриттям ферментів, що відносяться до цього ліпіду, було встановлено, що залежні від нього клітинні реакції є досить складними, крім того, що вони мають багато інших функцій, можливо, невідомих, наприклад, в різних метаболічних шляхах.

Будова

Діацилгліцерин, як це встановлює його ліпідна природа, - це амфіпатична сполука, оскільки має дві гідрофобні аполярні аліфатичні ланцюги та гідрофільну полярну область або "головку", що складається з вільної гідроксильної групи.

Структура цієї сполуки досить проста: гліцерин, спирт з трьома атомами вуглецю та трьома гідроксильними групами, зв’язується через атоми кисню, пов'язані з вуглецем у положеннях 1 і 2, до двох ланцюгів жирних кислот. (за допомогою ефірних зв'язків), які складають аполярні ланцюги.

Тоді полярна група відповідає незв'язаній гідроксильній групі, тій, що знаходиться в положенні С3 молекули гліцерину.

Оскільки в ньому немає ніяких "додаткових" полярних груп, діацилгліцерин - це невеликий ліпід, а його "простий" склад надає йому дуже особливі властивості при виконанні його кількох функцій.

Біосинтез

Синтез діацилгліцерину de novo може відбуватися двома способами:

1. Перший - з мобілізації тригліцеридів і включає синтез діацилгліцерину з 3-фосфату гліцерину.
2. Другий - з дигідроксіацетонфосфату, гліколітичного проміжного продукту, що утворюється на етапі, каталізованому ферментом альдолазою, де фруктоза 1,6-бісфосфат розщеплюється на гліцеральдегід 3-фосфат та дигідроксіацетонфосфат.

У будь-якому випадку і 3-фосфат гліцерину, і дигідроксіацетонфосфат повинні зазнати модифікацій, що передбачають етапи ацилювання (додавання ацильних груп або ланцюгів жирних кислот), спочатку утворюючи лізофосфатичну кислоту (з єдиним ланцюгом), а потім кислоту фосфатидні (з двома ланцюгами).

Фосфатидова кислота є одним з найпростіших фосфоліпідів, оскільки вона складається з 1,2-діацилгліцеринової молекули, до якої фосфатна група була приєднана до положення С3 гліцерину через фосфодіефірну зв’язку.

Фосфатна група в цьому положенні гідролізується під дією ферментів фосфатидинової кислоти фосфогідролази (PAP, від англ. "Фосфатидова кислота фосфогідролази").

Під час обох шляхів виробництва діацилгліцерину ланцюги жирних кислот додаються послідовно і в окремих підклітинних відділеннях. Один додається в мітохондріях і пероксисомах, а другий - в ендоплазматичному ретикулумі.

Інші шляхи синтезу

Діацилгліцерин виробляється не лише синтезом de novo в клітинах: існують альтернативні шляхи, які синтезують його з попередньо існуючих фосфоліпідів і завдяки дії таких ферментів, як фосфоліпаза С, фосфоліпаза D та сфінгомієлінова синтаза.

Діацилгліцерин, що виробляється цими альтернативними шляхами, не використовується для метаболічних цілей, тобто для отримання енергії при β-окисленні жирних кислот неполярних ланцюгів, а переважно для цілей сигналізації.

Особливості

Діацилгліцерин виконує безліч функцій у різних клітинних контекстах. Ці функції включають його участь в якості молекули-попередника інших ліпідів, в енергетичному обміні, як вторинному месенджері, і структурних функціях, серед інших.

Як попередник ліпідів

Визначено, що діацилгліцерин може бути попередником інших фосфоліпідів, зокрема фосфатидилетаноламіну та фосфатидилхоліну. Процес відбувається шляхом перенесення активованих спиртів до гідроксилу в положенні С3 молекули діацилгліцерину.

Цей ліпід також може бути використаний для отримання тригліцеридів шляхом естерифікації іншої жирної кислоти на 3-позиційному вуглеці частини гліцерину, реакції, каталізованої діацилгліцериновими ацил-трансферазами, виявленими в ендоплазматичному ретикулумі або в плазматичній мембрані.

Завдяки дії ферментів діацилгліцеринових кіназ діацилгліцерин може бути молекулою-попередником фосфатидової кислоти завдяки об'єднанню фосфатної групи на вуглець С3; фосфатидова кислота, в свою чергу, є одним з найважливіших попередників більшості гліцерофосфоліпідів.

Метаболічні

Діацилгліцерин працює не тільки як молекула-попередник для інших фосфоліпідів, до яких групи гідроксилу в положенні С3 можуть бути додані групи різної природи, але одна з основних його функцій - також служити джерелом жирних кислот для отримання енергії шляхом β-окислення.

Структурний

Як і інші ліпіди, присутні в біологічних мембранах, діацилгліцерин, крім інших функцій, має структурні наслідки, які роблять його важливим для утворення двошарових та інших не менш важливих ліпідів з структурної точки зору.

У клітинній сигналізації

Багато внутрішньоклітинних сигналів, які виникають у відповідь на різні типи подразників, призводять до негайного генерування молекул діацилгліцерину, для яких клітина використовує багато білків, відповідальних за сигналізацію, залежну від діацилгліцерину.

Цей сигнальний "шлях" включає виробництво, усунення та реагування. Тоді тривалість та інтенсивність заданого сигналу визначається модифікацією діацилгліцерину в мембранах.

Крім того, діацилгліцерин, що утворюється під час гідролізу фосфатиділінозитоту, та його фосфорильовані похідні є важливим другим месенджером для сигнальних шляхів багатьох гормонів у ссавців.

Список літератури

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Основна клітинна біологія. Абінгдон: Гарленд Наук, Тейлор і Френсіс Груп.
2. Carrasco, S., & Mérida, I. (2006). Діацилгліцерин, коли простота стає складною. Тенденції біохімічних наук, 1–10.
3. Фокс, С.І. (2006). Фізіологія людини (9-е видання). Нью-Йорк, США: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Біохімія. Берлінгтон, Массачусетс: Видавництво Ніла Паттерсона.
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Біохімія ліпідів, ліпопротеїнів і мембран. У новій всебічній біохімії, т. 36 (4-е видання). Ельзев'є.