Các axit phosphatidic hoặc phosphatidate , là một phospholipid thuộc gia đình của glycerophospholipids hoặc phosphoglycerides, trong đó có mặt trong tất cả các màng sinh học. Nó là phospholipid đơn giản nhất và có chức năng như một tiền chất của các glycerophospholipid khác phức tạp hơn, mặc dù nó không được tìm thấy với số lượng lớn.
Ví dụ, ở E. coli, nó chiếm ít hơn 0,5% tổng số phospholipid trong màng sinh chất và thay đổi nhanh chóng do vai trò của nó như một chất trung gian sinh tổng hợp.
Đại diện của Fisher cho Axit Phosphatidic (Nguồn: Mzaki qua Wikimedia Commons)
Tiền chất phospholipid này được hình thành bằng cách acyl hóa các nhóm hydroxyl của glycerol 3-phosphate với hai phân tử axit béo được hoạt hóa và được cho là có mặt trong hầu như tất cả các màng sinh học.
Cardiolipin, một phospholipid quan trọng có trong màng ty thể và màng sinh chất của vi khuẩn và vi khuẩn cổ, được tạo thành từ hai phân tử axit phosphatidic gắn với một phân tử glycerol.
Axit lysophosphatidic, tức là một phân tử axit phosphatidic thiếu nhóm acyl, tham gia như một phân tử trung gian trong nhiều quá trình truyền tín hiệu ngoại bào.
Cấu tạo hóa học
Giống như hầu hết các phospholipid, axit phosphatidic là một phân tử lưỡng tính với hai đầu có tính ưa nước đối lập nhau: một đầu phân cực ưa nước và các đuôi cực kỵ nước.
Như đã đề cập trước đây, đây là phospholipid đơn giản nhất, vì "đầu" hoặc nhóm phân cực của nó chỉ bao gồm nhóm phosphate được gắn vào carbon ở vị trí 3 của phân tử glycerol.
Các đuôi cực của chúng được hình thành bởi hai chuỗi axit béo được este hóa thành các nguyên tử cacbon ở vị trí 1 và 2 của glyxerol 3-photphat. Các axit béo này có độ dài và mức độ bão hòa khác nhau.
Thông thường, chiều dài của các axit béo gắn vào nằm trong khoảng từ 16 đến 24 nguyên tử cacbon; và người ta đã xác định được rằng axit béo gắn với cacbon 2 thường là không bão hòa (sự hiện diện của liên kết đôi cacbon-cacbon), mặc dù điều này phụ thuộc vào sinh vật được xem xét, vì trong plastids thực vật, nó là một axit béo bão hòa.
Sinh tổng hợp
Quá trình sinh tổng hợp axit phosphatidic là điểm nhánh của quá trình tổng hợp các glycerophospholipid khác. Nó bắt đầu bằng việc kích hoạt các axit béo bằng cách bổ sung một phần CoA, một phản ứng được xúc tác bởi acyl-CoA synthetase, tạo ra acyl-CoA.
Có những dạng đồng phân khác nhau của enzym này được tìm thấy trong lưới nội chất và trong ti thể, nhưng các phản ứng xảy ra giống như ở sinh vật nhân sơ.
Bước “cam kết” đầu tiên của con đường sinh tổng hợp là chuyển phân tử acyl-CoA thành glycerol 3-phosphate, một phản ứng được xúc tác bởi glyxerol 3-phosphate acyltransferase liên kết với màng ngoài của ti thể và với lưới nội chất.
Sản phẩm của phản ứng này, một axit lysophosphatidic (vì nó chỉ có một chuỗi hydrocacbon), được cho là được chuyển từ ty thể đến lưới nội chất để thực hiện phản ứng acyl hóa thứ hai.
Tóm tắt đồ họa về quá trình tổng hợp Axit Phosphatidic (Nguồn: Krishnavedala qua Wikimedia Commons)
Enzyme xúc tác bước này được gọi là 1-acylglycerol 3-phosphate acyltransferase, có nhiều trong màng của lưới nội chất và đặc biệt chuyển các axit béo không no thành carbon ở vị trí 2 của phân tử 1-acylglycerol 3-phosphate.
Do đó, axit phosphatidic được tạo thành có thể bị thủy phân bởi phosphatase axit phosphatidic thành 1,2-diacylglycerol, sau đó có thể được sử dụng để tổng hợp phosphatidylcholine và phosphatidylethanolamine.
Các cách sản xuất khác
Một con đường thay thế để sản xuất axit phosphatidic liên quan đến việc "tái chế" các phân tử 1,2-diacylglycerol phải thực hiện với sự tham gia của các enzym kinase cụ thể chuyển các nhóm photphat đến cacbon ở vị trí 3 của diacylglycerol.
Một loại khác là từ quá trình thủy phân các phospholipid khác, được xúc tác bởi các enzym được gọi là phospholipase. Một ví dụ của quá trình này là sản xuất axit phosphatidic từ phosphatidylcholine nhờ tác động của phospholipase D, chất này thủy phân liên kết giữa choline và nhóm phosphate của 1,2-diacylglycerol 3-phosphate.
Sinh tổng hợp ở thực vật
Việc sản xuất axit photphatidic ở thực vật liên quan đến 4 ngăn khác nhau của tế bào thực vật: plastids, lưới nội chất, ty thể và phức hợp Golgi.
Bước đầu tiên của con đường này giống như đã mô tả trước đó, và một glyxerol 3-phosphate acyltransferase tham gia vào mỗi ngăn để chuyển nhóm acyl-CoA hoạt hóa thành carbon 1 của phân tử glycerol 3-phosphate.
Quá trình tổng hợp được hoàn thành bởi một enzym gọi là axit lysophosphatidic acyltransferase sau khi chuyển một nhóm acyl khác đến vị trí C3 của axit lysophosphatidic.
Trong plastids của thực vật, enzyme này chuyển một cách chọn lọc các axit béo bão hòa có độ dài tương ứng với 16 nguyên tử cacbon. Đây là một thuộc tính đặc biệt của lipid được tổng hợp trong các bào quan này.
Đặc trưng
Axit photpholipit là phospholipid tiền thân của nhiều loại phospholipid, galactolipid và triglycerid ở nhiều sinh vật. Do đó, nó là một phân tử cần thiết cho tế bào, mặc dù nó không thực hiện các chức năng cấu trúc trực tiếp.
Ở động vật, một trong những sản phẩm của quá trình thủy phân bằng enzym của nó, 1,2-diacylglycerol, được sử dụng để tạo thành triacylglycerid hoặc triglycerid bằng cách phản ứng transesteri hóa với phân tử axit béo hoạt hóa thứ ba (liên kết với một phần CoA).
Triglyceride là các phân tử dự trữ năng lượng quan trọng đối với động vật, vì quá trình oxy hóa các axit béo có trong chúng dẫn đến giải phóng một lượng lớn năng lượng và các tiền chất và chất trung gian trong các con đường trao đổi chất khác.
Một sản phẩm khác của quá trình thủy phân của nó, axit lysophosphatidic, là một chất truyền tin thứ hai quan trọng trong một số con đường tín hiệu ngoại bào liên quan đến sự liên kết của nó với các thụ thể trên bề mặt của các tế bào khác liên quan đến sự hình thành khối u, hình thành mạch và các phản ứng miễn dịch, trong số những con đường khác.
Các chức năng của nó như một phân tử tín hiệu bao gồm tham gia vào quá trình cảm ứng tăng sinh tế bào, giảm quá trình apoptosis, kết tập tiểu cầu, co cơ trơn, điều hòa hóa học, sự xâm nhập của các tế bào khối u và các chức năng khác.
Ở vi khuẩn, axit phosphatidic cần thiết trong quá trình trao đổi phospholipid màng cung cấp cho tế bào các phân tử “bảo vệ thẩm thấu” được gọi là “oligosaccharid có nguồn gốc từ màng”.
Người giới thiệu
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Bản đồ Hóa sinh màu (xuất bản lần thứ 2). New York, Hoa Kỳ: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Sinh học cấu trúc màng: với các cơ sở lý hóa và lý sinh. Nhà xuất bản Đại học Cambridge
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 3). San Francisco, California: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
- Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Hóa sinh. Burlington, Massachusetts: Nhà xuất bản Neil Patterson.
- Vance, JE và Vance, DE (2008). Hóa sinh của lipid, lipoprotein và màng. Trong Hóa sinh Toàn diện Mới Tập 36 (xuất bản lần thứ 4). Elsevier.