ДИАЦИЛГЛИЦЕРОЛ: СТРУКТУРА, БИОСИНТЕЗА, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В диацилглицерол или 1,2-диацилглицерол, е междинно съединение при синтеза на фосфолипиди, принадлежащи към групата на глицерофосфолипиди или фосфоглицериди, прост липидна молекула, които споделят общата характеристика с молекула глицерол като на главния скелета.

От съществено значение е за всички живи организми, до такава степен, че генетичните продукти, необходими за неговия синтез, са от съществено значение за жизнеспособността на клетките и нивата им са строго регулирани в клетката.

Прогноза на Фишър за Диацилглицерол (Източник: Mzaki чрез Wikimedia Commons)

Бактериите, дрождите, растенията и животните са способни да метаболизират диацилглицерола и да извличат енергия от мастните киселини, естерифицирани до два от неговите въглеродни атоми, така че той също представлява енергиен резервоар.

Диацилглицеролът участва както в установяването на структурата на липидния двуслой, който изгражда всички биологични мембрани, така и в междинния метаболизъм на други липиди и в различни сигнални пътища като втори пратеник.

Активираното му производно, CDP-диацилглицерол (CDP е аналог на ATP, високоенергийна молекула), е важен прекурсор в синтеза на много други мембранни липиди.

С откриването на ензимите, свързани с този липид, беше установено, че клетъчните отговори, зависими от него, са доста сложни, в допълнение към това, че имат много други функции, може би непознати, например в различни метаболитни пътища.

структура

Диацилглицеролът, както установява неговата липидна природа, е амфипатично съединение, тъй като има две хидрофобни аполарни алифатни вериги и хидрофилна полярна област или "глава", съставена от свободната хидроксилна група.

Структурата на това съединение е доста проста: глицеролът, алкохол с три въглеродни атома и три хидроксилни групи, се свързва чрез кислородните атоми, свързани с въглеродите в позиции 1 и 2, към две вериги мастни киселини. (чрез естерни връзки), които съставят аполарните вериги.

Тогава полярната група съответства на несвързаната хидроксилна група, тази в С3 позиция на глицероловата молекула.

Тъй като няма никакви "допълнителни" полярни групи, диацилглицеролът е малък липид и неговият "прост" състав му придава много специфични свойства при изпълнението на множеството му функции.

Биосинтеза

Синтезът de novo на диацилглицерол може да се осъществи по два начина:

1. Първият е от мобилизация на триглицериди и включва синтеза на диацилглицерол от глицерол 3-фосфат.
2. Вторият е от дихидроксиацетон фосфат, гликолитичен междинен продукт, получен в етапа, катализиран от ензима алдолаза, където фруктозата 1,6-бисфосфат се разцепва на глицералдехид 3-фосфат и дихидроксиацетон фосфат.

Така или иначе, и глицерол 3-фосфатът, и дихидроксиацетон фосфатът трябва да претърпят модификации, които включват етапи на ацилиране (добавяне на ацилни групи или вериги на мастни киселини), първо образуване на лизофосфатидна киселина (с една верига) и след това киселина фосфатидни (с две вериги).

Фосфатидната киселина е един от най-простите фосфолипиди, тъй като се състои от 1,2-диацилглицеролова молекула, към която фосфатна група е прикрепена към С3 позиция на глицерол чрез фосфодиестерна връзка.

Фосфатната група в тази позиция се хидролизира под действието на ензимите фосфатидинова киселина фосфохидролази (PAP, от английски "Phosphatidic Acid Phosphohydrolases").

По време на двата начина на производство на диацилглицерол веригите на мастни киселини се добавят последователно и в отделни субклетъчни отделения. Единият се добавя в митохондриите и пероксизомите, а другият в ендоплазмения ретикулум.

Други пътища за синтез

Диацилглицеролът не се произвежда само чрез синтез de novo в клетки: съществуват алтернативни пътища, които го синтезират от съществуващи фосфолипиди и благодарение на действието на ензими като фосфолипаза С, фосфолипаза D и сфингомиелин синтаза.

Диацилглицеролът, произведен по тези алтернативни пътища, не се използва за метаболитни цели, тоест за получаване на енергия от β-окисляване на мастните киселини на неполярните вериги, но главно за сигнални цели.

Характеристика

Диацилглицеролът обслужва множество функции в различни клетъчни условия. Тези функции включват участието му като молекула-предшественик на други липиди, в енергийния метаболизъм, като вторичен вестител и структурни функции, наред с други.

Като предшественик липид

Определено е, че диацилглицеролът може да бъде прекурсор на други фосфолипиди, по-специално фосфатидилетаноламин и фосфатидилхолин. Процесът се осъществява чрез прехвърляне на активирани алкохоли в хидроксил в позиция С3 на молекулата на диацилглицерола.

Този липид може също да се използва за получаване на триглицериди чрез естерификация на друга мастна киселина в 3-позиционния въглерод на глицероловата част, реакция, катализирана от диацилглицерол ацил трансферази, открити в ендоплазмения ретикулум или в плазмената мембрана.

Благодарение на действието на ензимите на диацилглицерола кинази, диацилглицеролът може да бъде предшествената молекула на фосфатидната киселина поради съединението на фосфатна група върху въглерод С3; фосфатидната киселина от своя страна е един от основните предшественици на повечето глицерофосфолипиди.

Метаболитният

Диацилглицеролът работи не само като молекула-предшественик за други фосфолипиди, към които групи от различно естество могат да се добавят към хидроксила в позиция С3, но една от основните му функции е и да служи като източник на мастни киселини за придобиване на енергия чрез β-окисляване.

структурен

Подобно на други липиди, присъстващи в биологичните мембрани, диацилглицеролът има, наред с други функции, структурни последици, които го правят важно за образуването на двуслойни и други също толкова важни липиди от структурна гледна точка.

При клетъчна сигнализация

Много вътреклетъчни сигнали, които възникват в отговор на различни видове стимули, водят до незабавното генериране на диацилглицеролови молекули, за които клетката използва много протеини, които са отговорни за сигнала, зависим от диацилглицерола.

Този сигнален "път" включва производство, елиминиране и реакция. Тогава продължителността и интензитетът на даден сигнал се определя от модификацията на диацилглицерола в мембраните.

Освен това диацилглицеролът, произведен по време на хидролизата на фосфатидилинозитол, и неговите фосфорилирани производни са важен втори пратеник за сигналните пътища на много хормони при бозайници.

Препратки

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Съществена клетъчна биология. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Carrasco, S., & Mérida, I. (2006). Диацилглицерол, когато простотата става сложна. Тенденции в биохимичните науки, 1–10.
3. Fox, SI (2006). Човешка физиология (9-то изд.). Ню Йорк, САЩ: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Биохимия. Бърлингтън, Масачузетс: Нийл Патерсън Издатели.
5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Биохимия на липиди, липопротеини и мембрани. В Нова изчерпателна биохимия том 36 (4-то издание). Elsevier.