Fosfatīdskābes skābes vai phosphatidate , ir fosfolipīdu, kas pieder pie saimes glycerophospholipids vai phosphoglycerides, kas ir klāt visos bioloģiskajām membrānām. Tas ir vienkāršākais fosfolipīds un darbojas kā priekšnoteikums citiem sarežģītākiem glicerofosfolipīdiem, lai gan tas nav atrodams lielos daudzumos.
Piemēram, E. coli gadījumā tas pārstāv mazāk nekā 0,5% no kopējiem fosfolipīdiem plazmas membrānā un ātri mainās, pateicoties tā lomai kā biosintētiskam starpproduktam.
Fišera pārstāvība fosfātskābēm (Avots: Mzaki caur Wikimedia Commons)
Šis prekursora fosfolipīds veidojas, acilējot glicerīna 3-fosfāta hidroksilgrupu ar divām aktivētām taukskābju molekulām, un tiek uzskatīts, ka tas atrodas praktiski visās bioloģiskajās membrānās.
Kardiolipīns, svarīgs fosfolipīds, kas atrodas mitohondriju membrānā un baktēriju plazmas membrānā un archaea, sastāv no divām fosfatidīnskābes molekulām, kas piestiprinātas pie glicerīna molekulas.
Lizofosfatidīnskābe, tas ir, fosfatidīnskābes molekula, kurai trūkst acilgrupas, piedalās kā starpposma molekula daudzos ārpusšūnu signalizācijas procesos.
Ķīmiskā struktūra
Tāpat kā vairums fosfolipīdu, fosfatidīnskābe ir amfātiskā molekula ar diviem pretējas hidrofilitātes galiem: hidrofīlu polāro galu un hidrofobām apolārām astes.
Kā jau minēts iepriekš, tas ir vienkāršākais fosfolipīds, jo tā "galvu" vai polāro grupu veido tikai fosfātu grupa, kas ir pievienota ogleklim glicerīna molekulas 3. pozīcijā.
Viņu apolārās astes veido divas taukskābju ķēdes, kas esterificētas pie oglekļa glicerīna 3-fosfāta 1. un 2. pozīcijā. Šīm taukskābēm ir dažāda garuma un piesātinājuma pakāpes.
Parasti pievienoto taukskābju garums svārstās no 16 līdz 24 oglekļa atomiem; un ir noteikts, ka taukskābe, kas piestiprināta pie oglekļa 2, parasti ir nepiesātināta (oglekļa-oglekļa divkāršo saišu klātbūtne), kaut arī tas ir atkarīgs no apskatītā organisma, jo augu plastidētos tā ir piesātināta taukskābe.
Biosintēze
Fosfatidīnskābes biosintēze ir pārējo glicerofosfolipīdu sintēzes filiāles punkts. Tas sākas ar taukskābju aktivizēšanu, pievienojot CoA porciju, reakciju, ko katalizē acil-CoA sintetāze, kas iegūst acil-CoA.
Endoplazmiskajā retikulā un mitohondrijās ir dažādas šī fermenta izoformas, taču reakcijas notiek daudz tāpat kā prokariotos.
Pirmais “apņemtais” biosintētiskā ceļa posms ir acil-CoA molekulas pārnešana uz 3-fosfāta glicerīnu - reakcija, ko katalizē glicerīna-3-fosfāta aciltransferāze, kas saistīta ar mitohondriju ārējo membrānu un retikulāru endoplazmas.
Tiek uzskatīts, ka šīs reakcijas produkts - lizofosfatidīnskābe (jo tai ir tikai viena ogļūdeņraža ķēde) - no mitohondrijiem pāriet uz endoplazmatisko retikulumu, lai veiktu otro acilēšanas reakciju.
Fosfatidīnskābes sintēzes grafiskais kopsavilkums (Avots: Krišnavedala caur Wikimedia Commons)
Fermentu, kas katalizē šo soli, sauc par 1-acilglicerīna 3-fosfāta aciltransferāzi, kas ir bagātīgs endoplazmas retikulāra membrānā un īpaši nepiesātinātās taukskābes pārvada ogleklī 1-acilglicerīna 3-fosfāta molekulas 2. pozīcijā.
Šādā veidā izveidoto fosfatidīnskābi var hidrolizēt ar fosfatidīnskābes fosfatāzi līdz 1,2-diacilglicerīnam, ko pēc tam var izmantot fosfatidilholīna un fosfatidildetanolamīna sintēzei.
Citi ražošanas veidi
Alternatīvs fosfatidīnskābes ražošanas ceļš, kas saistīts ar 1,2-diacilglicerīna molekulu "pārstrādi", ir saistīts ar īpašu kināzes enzīmu piedalīšanos, kas pārnes fosfātu grupas uz oglekli diacilglicerīna 3. pozīcijā.
Cits iemesls ir citu fosfolipīdu hidrolīze, ko katalizē fermenti, kas pazīstami kā fosfolipāzes. Šī procesa piemērs ir fosfatidilskābes iegūšana no fosfatidilholīna, pateicoties fosfolipāzes D iedarbībai, kas hidrolizē saikni starp holīnu un 1,2-diacilglicerīna 3-fosfāta fosfātu grupu.
Biosintēze augos
Fosfatidīnskābes ražošana augos ir saistīta ar četriem dažādiem augu šūnu nodalījumiem: plastidiem, endoplazmatisko retikulumu, mitohondrijiem un Golgi kompleksu.
Pirmais ceļa posms ir tāds pats kā aprakstīts iepriekš, un glicerīna 3-fosfāta aciltransferāze piedalās katrā nodalījumā, lai pārnestu aktivēto acil-CoA grupu uz glicerīna-3-fosfāta molekulas 1. oglekli.
Pēc citas acilgrupas pārvietošanas uz lizofosfatidīnskābes C3 stāvokli sintēzi pabeidz enzīms, ko sauc par lizofosfatidīnskābes aciltransferāzi.
Augu plastidos šis ferments selektīvi pārnes atbilstoša garuma piesātinātās taukskābes ar 16 oglekļa atomiem. Tas ir īpašs šajos organellās sintezēto lipīdu atribūts.
Iespējas
Fosfatidīnskābe ir fosfolipīdu prekursors daudziem fosfolipīdiem, galaktolipīdiem un triglicerīdiem daudzos organismos. Tāpēc tā ir būtiska šūna molekulām, kaut arī tā nepilda tiešas struktūras funkcijas.
Dzīvniekiem vienu no tās fermentatīvās hidrolīzes produktiem, 1,2-diacilglicerīnu, izmanto triacilglicerīdu vai triglicerīdu veidošanai, veicot pāresterificēšanu ar trešo aktivēto taukskābju molekulu (saistītu ar CoA daļu).
Triglicerīdi ir svarīgas enerģijas rezerves molekulas dzīvniekiem, jo tajos esošo taukskābju oksidēšanās izraisa lielu enerģijas daudzumu un prekursoru un starpproduktu izdalīšanos citos metabolisma ceļos.
Vēl viens tās hidrolīzes produkts, lizofosfatidīnskābe, ir svarīgs otrais kurjers dažos ārpusšūnu signalizācijas ceļos, kas cita starpā ietver tā saistīšanos ar receptoriem citu šūnu virsmā, kas iesaistītas audzēja ģenēzē, angioģenēzē un imūnās atbildēs.
Tās funkcijas kā signālierīces molekulas ietver dalību šūnu proliferācijas indukcijā, samazinātu apoptozi, trombocītu agregāciju, gludo muskuļu kontrakciju, ķīmotaksu, audzēja šūnu invāziju un citas.
Baktērijās fosfatidīnskābe ir nepieciešama membrānas fosfolipīdu apmaiņas procesa laikā, kas šūnai nodrošina "osmoprotective" molekulas, kas pazīstamas kā "membrānas atvasināti oligosaharīdi".
Atsauces
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Bioķīmijas krāsu atlants (2. izdevums). Ņujorka, ASV: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Bioķīmija (3. izd.). Sanfrancisko, Kalifornija: Pīrsons.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harpera ilustrētā bioķīmija (28. izdevums). McGraw-Hill Medical.
- Nelsons, DL, & Cox, MM (2009). Lehingera bioķīmijas principi. Omega izdevumi (5. izdevums). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Bioķīmija. Burlingtons, Masačūsetsa: Neil Patterson Publishers.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Lipīdu, lipoproteīnu un membrānu bioķīmija. In New Comprehensive Biochemistry 36. sēj. (4. izdevums). Elsevier.