ФОСФАТИДОВА КИСЕЛИНА: ХИМИЧНА СТРУКТУРА, БИОСИНТЕЗ, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В фосфатидинова киселина или phosphatidate , е фосфолипид, принадлежащ към семейството на глицерофосфолипиди или фосфоглицериди, които присъстват във всички биологични мембрани. Той е най-простият фосфолипид и функционира като предшественик на други по-сложни глицерофосфолипиди, въпреки че не се намира в големи количества.

В E. coli, например, той представлява по-малко от 0,5% от общите фосфолипиди в плазмената мембрана и се променя бързо поради ролята си на биосинтетичен междинен продукт.

Представителство на Фишър за фосфатидна киселина (Източник: Mzaki чрез Wikimedia Commons)

Този предшественик фосфолипид се образува при ацилиране на хидроксилни групи глицерол 3-фосфат с две активирани молекули на мастни киселини и се смята, че присъства в почти всички биологични мембрани.

Кардиолипинът, важен фосфолипид, присъстващ в митохондриалната мембрана и плазмената мембрана на бактерии и археи, е съставен от две молекули фосфатидна киселина, свързани с молекула на глицерол.

Лизофосфатидната киселина, тоест молекула на фосфатидната киселина, лишена от ацилова група, участва като междинна молекула в много процеси на извънклетъчна сигнализация.

Химическа структура

Подобно на повечето фосфолипиди, фосфатидната киселина е амфипатна молекула с два края с противоположна хидрофилност: хидрофилен полярен край и хидрофобни аполарни опашки.

Както беше обсъдено по-горе, това е най-простият фосфолипид, тъй като неговата "глава" или полярна група е съставена единствено от фосфатната група, която е прикрепена към въглерода в позиция 3 на глицеролова молекула.

Техните аполарни опашки са образувани от две вериги на мастни киселини, естерифицирани до въглеродните атоми в позиции 1 и 2 от глицерол 3-фосфат. Тези мастни киселини имат различна дължина и степен на насищане.

Обикновено дължината на прикрепените мастни киселини варира от 16 до 24 въглеродни атома; и е установено, че мастната киселина, свързана с въглерод 2, обикновено е ненаситена (наличие на двойни връзки въглерод-въглерод), въпреки че това зависи от разглеждания организъм, тъй като в растителните пластиди това е наситена мастна киселина.

Биосинтеза

Биосинтезата на фосфатидиновата киселина е клонът на синтеза на другите глицерофосфолипиди. Започва с активиране на мастни киселини чрез добавяне на част от CoA, реакция, катализирана от ацил-КоА синтетаза, която произвежда ацил-КоА.

Има различни изоформи на този ензим, които се намират в ендоплазмения ретикулум и в митохондриите, но реакциите протичат по същия начин, както при прокариотите.

Първият „ангажиран” етап от биосинтетичния път е прехвърлянето на молекулата acyl-CoA към глицерол 3-фосфат, реакция, катализирана от глицерол 3-фосфатна ацилтрансфераза, свързана с външната мембрана на митохондриите и с ретикулума. ендоплазмения.

Продуктът на тази реакция, лизофосфатидната киселина (тъй като има само една въглеводородна верига) се смята, че се прехвърля от митохондриите в ендоплазмения ретикулум, за да се проведе втората реакция на ацилиране.

Графично обобщение на синтеза на фосфатидна киселина (Източник: Кришнаведала чрез Wikimedia Commons)

Ензимът, който катализира този етап, е известен като 1-ацилглицерол 3-фосфатна ацилтрансфераза, изобилна в мембраната на ендоплазмения ретикулум и специфично пренасящи ненаситени мастни киселини към въглерода в позиция 2 на 1-ацилглицерол 3-фосфатната молекула.

Така образуваната фосфатидна киселина може да бъде хидролизирана чрез фосфатаза на фосфатидна киселина до 1,2-диацилглицерол, която след това може да бъде използвана за синтеза на фосфатидилхолин и фосфатидилетаноламин.

Други начини на производство

Алтернативен път за производството на фосфатидинова киселина, който включва "рециклирането" на 1,2-диацилглицеролови молекули, е свързан с участието на специфични киназни ензими, които прехвърлят фосфатните групи към въглерода в позиция 3 на диацилглицерола.

Друг е от хидролизата на други фосфолипиди, катализирани от ензими, известни като фосфолипази. Пример за този процес е производството на фосфатидна киселина от фосфатидилхолин благодарение на действието на фосфолипаза D, която хидролизира връзката между холина и фосфатната група на 1,2-диацилглицерол 3-фосфат.

Биосинтез в растенията

Производството на фосфатидна киселина в растенията е свързано с четири различни отделения на растителни клетки: пластидите, ендоплазменият ретикулум, митохондриите и комплекса Голджи.

Първата стъпка в пътя е същата, както е описана по-горе, и глицерол 3-фосфатна ацилтрансфераза участва във всяко отделение, за да прехвърли активираната ацил-КоА група към въглерод 1 на глицерол 3-фосфатна молекула.

Синтезът е завършен от ензим, наречен ацилтрансфераза на лизофосфатидиевата киселина след прехвърлянето на друга ацилова група в С3 позиция на лизофосфатидната киселина.

В пластидите на растенията този ензим селективно пренася наситени мастни киселини със съответна дължина с 16 въглеродни атома. Това е особен атрибут на липидите, синтезирани в тези органели.

Характеристика

Фосфатидиевата киселина е предшественик фосфолипид за много фосфолипиди, галактолипиди и триглицериди в много организми. Следователно, тя е основна молекула за клетките, въпреки че не изпълнява директни структурни функции.

При животни един от продуктите на неговата ензимна хидролиза, 1,2-диацилглицерол, се използва за образуването на триацилглицериди или триглицериди чрез трансестерификация с трета активирана молекула на мастна киселина (свързана с част от CoA).

Триглицеридите са важни молекули за запазване на енергия за животните, тъй като окисляването на присъстващите в тях мастни киселини води до отделяне на големи количества енергия и прекурсори и междинни продукти в други метаболитни пътища.

Друг продукт на неговата хидролиза, лизофосфатидиевата киселина, е важен втори пратеник в някои извънклетъчни сигнални пътища, които включват свързването му с рецептори на повърхността на други клетки, участващи в туморогенеза, ангиогенеза и имунен отговор, наред с други.

Функциите му като сигнална молекула включват участието й в индуцирането на клетъчна пролиферация, намалена апоптоза, агрегация на тромбоцити, свиване на гладката мускулатура, хемотаксис, инвазия на туморните клетки и други.

При бактериите фосфатидната киселина е необходима по време на мембранен фосфолипиден обменен процес, който осигурява на клетката "осмопротективни" молекули, известни като "мембранно получени олигозахариди".

Препратки

1. Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Цветен атлас на биохимията (второ издание). Ню Йорк, САЩ: Thieme.
2. Luckey, M. (2008). Мембранна структурна биология: с биохимични и биофизични основи. Cambridge University Press
3. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Биохимия (3-то издание). Сан Франциско, Калифорния: Пиърсън.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Илюстрирана биохимия на Harper (28 изд.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Принципи на биохимията на Ленингер. Омега издания (5-то издание).
6. Rawn, JD (1998). Биохимия. Бърлингтън, Масачузетс: Нийл Патерсън Издатели.
7. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Биохимия на липиди, липопротеини и мембрани. В Нова изчерпателна биохимия том 36 (4-то издание). Elsevier.